Das SHK-Handwerk

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klassen 8–9 vermittelt den Schülerinnen und Schülern Kenntnisse zu den chemischen Eigenschaften von Wasser. Die Lernenden untersuchen den Zusammenhang zwischen dem molekularen Aufbau von Wasser und seinen besonderen Eigenschaften. Anhand von Experimenten analysieren sie Phänomene wie Oberflächenspannung, Löslichkeit und Wasserhärte und setzen diese in Beziehung zu Alltagsbeispielen. Wasser begegnet uns in unserem täglichen Leben. Es ist eine unverzichtbare Lebensgrundlage und ein großer Bestandteil des menschlichen Körpers. Ein bewusster Umgang mit Wasser hilft den Rohstoff zu schonen. Deshalb ist es besonders wichtig, das Bewusstsein bei alltäglichen Routinen wie beispielsweise dem Zähneputzen oder dem Nutzen der Spül- und Waschmaschine zu stärken. Durch die Erweiterung der Kenntnisse über die außergewöhnlichen chemischen Eigenschaften von Wasser und seinen Besonderheiten, wird die Bedeutung des Wassers hervorgehoben und im Denken und Handeln der Schülerinnen und Schüler verankert. Sie werden sensibilisiert und erfahren, dass ein sorgsamer Umgang mit diesem wertvollen Rohstoff unerlässlich ist. Die Unterrichtseinheit liefert einen allgemeinen Überblick über die chemischen Eigenschaften dieses besonderen Moleküls. Sie vermittelt ein grundlegendes Verständnis für die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Wassermolekülen sowie den daraus resultierenden Eigenschaften und geht dabei auch auf die Elektronegativität von Elementen ein. Des Weiteren wird die Besonderheit hervorgehoben, dass Wasser als einziger Stoff auf natürliche Weise in allen drei Aggregatzuständen vorkommt. Das Phänomen der Dichteanomalie wird dabei didaktisch reduziert anhand eines Beispiels aus dem Alltag betrachtet. Abschließend wird die Wichtigkeit und Notwendigkeit hervorgehoben, die Trinkwasserqualität regelmäßig zu überwachen. Dabei wird auf verschiedene Optionen eingegangen, die Qualität von Wasser zu verbessern und so zu einem nachhaltigen Umgang mit Wasser beizutragen. Das vorliegende Unterrichtsmaterial eignet sich für den Unterricht in der Sekundarstufe I im Fach Chemie. Es kann als Material für die Themen "Stoffe und Eigenschaften“ beziehungsweise "Aggregatzustände“ oder "umweltbezogene Chemie“ herangezogen werden und hebt die Bedeutung von Wasser hervor. Die Unterrichtseinheit bietet einen klaren Lebensweltbezug und regt an verschiedenen Stellen zum Denken an. Neben verschiedenen Lernmethoden und Sozialformen liefert sie auch eine vertiefende Zusatzaufgabe, die optional bearbeitet werden kann. Deshalb eignet sich die Einheit insbesondere auch für heterogene Lerngruppen. Das erste Arbeitsblatt kann als eine allgemeine Einführung in das Thema Wasser genutzt werden. Der Fokus liegt zunächst auf dem chemischen Aufbau sowie dem damit verbundenen Dipolcharakter von Wasser. Anhand eines Experiments werden die Oberflächenspannung und die intermolekularen Kräfte zwischen den Molekülen verdeutlicht. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich außerdem mit der Bedeutung von Wasser im Alltag auseinander. Weiterhin können die besonderen Eigenschaften von Wasser mit Hilfe des zweiten Arbeitsblattes behandelt werden. Dabei wird auf die verschiedenen Aggregatzustände des Wassers eingegangen. Das dritte Arbeitsblatt hebt die Wichtigkeit einer regelmäßigen Überprüfung der Wasserqualität hervor. Es können zwei Experimente durchgeführt werden, die zum einen auf die Wasserhärte eingehen und zum anderen die kalklösende Wirkung von Essigsäure verdeutlichen. Außerdem werden verschiedene Möglichkeiten hervorgehoben, die Wasserqualität zu verbessern. Eine abschließende Aufgabe regt zum Nachdenken an und soll das Bewusstsein für einen umweltfreundlichen und wertschätzenden Umgang mit Wasser stärken. Die Schülerinnen und Schüler erhalten im Laufe der Unterrichtseinheit durch visuelle Darstellungen und praxisnahe Beispiele aus ihrem Alltag ein weitgehendes Verständnis für die Bedeutung von Wasser. Ein spezielles Vorwissen wird für die Bearbeitung der Aufgabenstellung nicht benötigt, da das benötigte Wissen in den Infotexten vermittelt wird. Ein grundlegendes Wissen in Bezug auf die Vorbereitung und Durchführung der Experimente wird vorausgesetzt. Die allgemeine Vorgehensweise bei Experimenten (Frage stellen, Vermuten, Versuch durchführen und beobachten, Ergebnisse notieren, Auswertung) sollte zuvor wiederholt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die chemische Struktur und die damit verbundene Polarität von Wasser kennen. erlangen detailliertes Wissen über die verschiedenen Eigenschaften des Wassers. befassen sich mit der Wasserhärte sowie der Aufbereitung von Trinkwasser. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene Medienangebote für ihre Recherche. lernen verschiedene Medien zu unterscheiden und sie kritisch zu hinterfragen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Aufgabenstellungen gemeinsam mit einer Partnerin oder einem Partner oder innerhalb einer Gruppe. verbessern ihre Diskussionsfähigkeit, indem sie ihre Meinung äußern und mit Argumenten unterstützen. wenden ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragen an. lernen praktische Versuche vorzubereiten, präzise zu beobachten und ihre Beobachtungen zu dokumentieren. Verwendete Literatur E. Riedel, C. Janiak (2007). Anorganische Chemie. Walter de Gruyter GmbH & Co. KG, S. 542.

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 Physik der Klasse 7 erörtert die Grundlagen der Wärmeübertragung. Die Schülerinnen und Schüler erforschen in Experimenten, wie Wärmeleitung, Wärmeströmung und Wärmeaustausch funktionieren. Eine Animation veranschaulicht die Funktionsweise von Wärmetauschern. In Gruppenarbeit werden Begriffe wie Wärmemenge, Wärmespeicher und Wärmerückgewinnung vertieft und praxisnah mit dem Thema Heizung verknüpft. Die Unterrichtseinheit bearbeitet das Thema "Wärmetauscher" und knüpft dabei im Kontext Sanitär, Heizung und Klima an die Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler an. Die Unterrichtseinheit kann in vier Einzelstunden oder alternativ in zwei Doppelstunden bearbeitet werden. Zunächst wird über die Raumtemperatur im eigenen Zuhause an die Alltagserfahrung der Schülerinnen und Schüler angeknüpft. In diesem Kontext wird auf die Übertragung von Wärme übergeleitet, welche die Schülerinnen und Schüler in einem Experiment zum Temperaturausgleich untersuchen. Dabei werden grundlegende Kompetenzen, wie das Formulieren von Hypothesen und das Entwickeln einer Versuchsskizze geübt. Für leistungsstarke Schülerinnen und Schüler werden Differenzierungen angeboten. Bei der Auswertung des Experimentes wird an die Hauptsätze der Thermodynamik angeknüpft. Zum Abschluss der Stunde wird der Bezug zum SHK-Handwerk hergestellt. Dies kann optional als Hausaufgabe ausgelagert werden. In der zweiten Stunde erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe einer Animation die Funktionsweise eines Wärmetauschers. Für besonders leistungsstarke Schülerinnen und Schüler wird eine Zusatzaufgabe angeboten. Für leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler steht eine Wiederholung zu grundlegenden thermodynamischen Fachbegriffen und Sätzen bereit. Als Stundenabschluss erfolgt wieder die Anknüpfung an den Heizungs-Kontext. In der dritten Stunde lernen die SchülerInnen und Schüler verschiedene Arten und Anwendungen von Wärmetauschern in einem Gruppenpuzzle kennen. Dabei wird das sach-, situations- und adressatenbezogene Präsentieren von Ergebnissen geübt. In der vierten Stunde besucht die Klasse den Heizungsraum der Schule. Dort haben die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, die in der Unterrichtseinheit erarbeiteten Inhalte im konkreten Anwendungskontext wiederzuentdecken und zu festigen. Wenn kein Heizungsraum in der Schule verfügbar ist, können Schülerinnen und Schüler alternativ einen virtuellen Heizungsraum im Internet recherchieren und analysieren. Dazu können frei zugängliche Bilder, Videos oder virtuelle Rundgänge genutzt werden, die die Funktionsweise und den Aufbau einer Heizungsanlage anschaulich darstellen. Um das Thema "Wärmetauscher" fachlich fundiert einführen zu können, sind Vorkenntnisse zu den thermodynamischen Fachbegriffen Wärme, Energie und Temperatur notwendig. Diese können im Rahmen der Unterrichtseinheit noch einmal aufgegriffen und vertieft werden. Die in der Unterrichtseinheit hergestellten Bezüge zur Heizungs- und Klimatechnik sind den Schülerinnen und Schülern aus persönlichen Alltagserfahrungen bekannt. Dadurch kann die Unterrichtseinheit das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, da sie ihnen ermöglicht, physikalische Phänomene in ihrem täglichen Leben zu erkennen und besser zu verstehen. Die erlernten physikalischen Zusammenhänge können auch im späteren beruflichen Kontext eine Rolle spielen, so beispielsweise im Bereich des Sanitär-Heizung-Klima-Handwerks . Um das komplexe Thema "Wärmetauscher" für alle Lernenden verständlich zu machen, wurden die Inhalte didaktisch reduziert. So werden lediglich drei wesentliche Bauarten des Wärmetauschers unterschieden und deren Aufbau nur schematisch behandelt. Auch die verschiedenen Heiztechniken, welche im Zuge der Unterrichtseinheit benannt werden, werden nicht vertieft behandelt. Für leistungsschwächere Schülerinnen und Schüler steht außerdem eine Wiederholung zu grundlegenden thermodynamischen Fachbegriffen und Sätzen bereit. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten hingegen an verschiedenen Stellen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße Inhalte zu erarbeiten, die eine Transferleistung erfordern. Auch das verstärkte Arbeiten in Gruppen ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern in dieser Unterrichtseinheit, entsprechend ihrer Stärken und Schwächen zu lernen und zu interagieren. So können leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler schwächere unterstützen. Im Bereich der Kommunikation üben die Schülerinnen und Schüler außerdem das Erschließen und Aufbereiten von Informationen. Auf naturwissenschaftliche Methoden der Erkenntnisgewinnung wie das Entwickeln und Bearbeiten physikalischer Fragen und das experimentelle Arbeiten wird ein besonderer Fokus gesetzt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben thermische Systeme und ihre Komponenten. erklären den Temperaturausgleich unterschiedlich temperierter Körper. beschreiben Komponenten technischer Geräte und anderer Objekte. kennen den Zusammenhang zwischen thermischer Energie und Wärme. Kommunikationskompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben, naturwissenschaftliche Fragen zu formulieren. üben, grafische Darstellungen zu beschreiben. üben, sach-, situations- und adressatenbezogen Untersuchungsmethoden und Ergebnisse zu präsentieren. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben, digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einzusetzen. üben, Informationen aus einem Text aufgabengeleitet zu entnehmen und wiederzugeben.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 7 vermittelt Grundlagenwissen rund um die Wärmelehre. Die Schülerinnen und Schüler erörtern die Begriffe Temperatur, Wärme und Aggregatzustand. Sie messen Temperaturen, wenden das Teilchenmodell zur Beschreibung von Stoffveränderungen an und erforschen anhand von praxisnahen Beispielen aus dem Alltag die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf feste Stoffe, Flüssigkeiten und Gase. Die Unterrichtseinheit bearbeitet entsprechend des Hessischen Lehrplans für das Fach Physik das Thema “Aggregatzustände und Aggregatzustandsänderungen“. Konkret sind die behandelten Inhalte im Themenfeld “Wärmelehre“ verankert. Die Unterrichtseinheit bettet Beispiele und Anwendungen aus dem Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk in das physikalische Themenfeld der Thermodynamik ein. In der ersten Doppelstunde wird zunächst anhand eines Experiments zum subjektiven Temperaturempfinden das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung eingeführt. Die Schülerinnen und Schüler lernen verschiedene Thermometer und Temperaturskalen kennen und üben den Umgang mit dem Thermometer im Experiment. Die Auswertung des Experimentes erfolgt angeleitet in Form eines Temperatur-Zeit-Diagramms. Anknüpfend an das Sanitär-, Heizungs-, Klimahandwerk wenden die Schülerinnen und Schüler ihr in der ersten Doppelstunde erworbenes Wissen an, indem sie Thermometer und Temperaturmessungen an der heimischen Heizungsanlage entdecken und beschreiben. In der zweiten Doppelstunde lernen die Schülerinnen und Schüler die drei Aggregatzustände anhand eines Videos kennen. Sie beschreiben diese mit Hilfe des Teilchenmodells und wiederholen dabei den Modellbegriff. In der letzten Doppelstunde wird anhand verschiedener Freihand-Experimente das Verhalten verschiedener Körper bei Wärmezufuhr zunächst experimentell untersucht und anhand dessen wesentliche Kenntnisse zur Volumenänderung von festen Körpern, Flüssigkeiten und Gasen bei Temperaturänderungen erworben und formuliert. Die im Experiment erworbenen Kenntnisse werden anschließend auf verschiedene Beispiele aus dem Heizungsbereich angewendet. Die in der Unterrichtseinheit enthaltenen Themenbereiche Wärme, Temperatur, Temperaturmessungen und Aggregatzustände begegnen den Schülerinnen und Schülern in ihrem Alltag. Physikalische Inhalte werden in einen für die Lernenden sinnvollen Kontext, in diesem Fall schwerpunktmäßig aus dem Sanitär-, Heizungs- und Klimabereich, eingebettet. Dadurch kann die Unterrichtseinheit das Interesse der Schülerinnen und Schüler wecken, da sie ihnen ermöglicht, physikalische Phänomene in ihrem täglichen Leben zu erkennen und besser zu verstehen. Vorkenntnisse zum Modellbegriff sind für die in der zweiten Doppelstunde vorgesehene Erarbeitung des Teilchenmodells von Vorteil. Wissenslücken in diesem Bereich können jedoch im Rahmen der Unterrichtseinheit optional wiederholt beziehungsweise nachgearbeitet werden. Dadurch können auch leistungsschwächere Lernende unterstützt werden. Leistungsstarke Schülerinnen und Schüler erhalten an verschiedenen Stellen hingegen die Möglichkeit, über zusätzliche Aufgaben und Denkanstöße Inhalte zu erarbeiten, die eine Transferleistung erfordern. Im Bereich der Temperaturmessung in der ersten Doppelstunde ist es außerdem denkbar, besonders interessierte oder leistungsstarke Schülerinnen und Schüler als Referat oder Zusatzleistung das Thema “Kalibrierung eines Flüssigkeitsthermometers“ selbstständig vorbereiten zu lassen. In der Unterrichtseinheit werden verschiedene Methoden der Wissensvermittlung wie beispielsweise Einzel- und Gruppenarbeit und die Arbeit im Plenum angewandt, um eine Aktivierung aller Lerntypen zu erreichen. Das experimentelle Arbeiten als besondere naturwissenschaftliche Methode wird in dieser Einheit verstärkt angewandt und geübt. Im Bereich der Kommunikation üben die Schülerinnen und Schüler das Erschließen und Aufbereiten von Informationen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden zwischen Wärmeempfinden und Temperatur kennen das Thermometer als Instrument zur Temperaturmessung beschreiben die Aggregatzustände und Phasenumwandlungen mit Hilfe des Teilchenmodells beschreiben die Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Festkörper, Flüssigkeiten und Gase Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entnehmen Informationen aus einem Video zu Aggregatzuständen und Phasenübergängen nutzen vorgegebene Internetquellen für die Recherche weiterführender Informationen können digitale Werkzeuge bedarfsgerecht einsetzen können Informationen aus einem Text aufgabengeleitet entnehmen und wiedergeben Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verbessern ihre Fähigkeiten ihre Erkenntnisse adressatengerecht zu präsentieren verbessern durch verschiedene Formen der Gruppenarbeit ihre Teamkompetenzen

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 7 erörtert, wie Wärmeenergie übertragen wird und welche Rolle Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmeströmung dabei spielen. Die Schülerinnen und Schüler untersuchen die Wärmeleitfähigkeit verschiedener Materialien, ermitteln deren Eignung zur Wärmedämmung in Gebäuden und diskutieren über Möglichkeiten des Energiesparens beim Heizen. Die Unterrichtseinheit bearbeitet das Thema "Wärmedämmung und Wärmeleitfähigkeit" für das Fach Physik in der Sekundarstufe I. Konkret behandelt sie Inhalte im Themenfeld "Thermische Energie und Wärme". Die Unterrichtseinheit bindet die fachlichen Inhalte in den Kontext der Gebäudeheizung ein. So wird zunächst der Begriff der Wärmedämmung intuitiv anhand eines Thermogramms eingeführt und anschließend physikalisch erarbeitet ( Arbeitsblatt 1 ). Die Schülerinnen und Schüler lernen den Unterschied zwischen Wärmeleitung, Wärmestrahlung und Wärmeströmung kennen und trainieren dabei durch die Methode des Gruppenpuzzles das Kommunizieren und Argumentieren. Anknüpfend an den Rahmenlehrplan werden die Dämmeigenschaften verschiedener Materialien zunächst experimentell untersucht und anhand dessen wesentliche Fachkenntnisse zur Wärmeleitfähigkeit erworben und formuliert ( Arbeitsblatt 2 ). Mit Hilfe der im Experiment erworbenen Kenntnisse werden anschließend verschiedene Materialien bezüglich ihrer Eigenschaften und Eignung bei der Wärmedämmung im Gebäudekontext bewertet. Um den Schülerinnen und Schülern verschiedene Bezüge und Anknüpfungspunkte des Themas aufzuzeigen, wird die Unterrichtseinheit durch eine von den Lernenden durchgeführte Podiumsdiskussion abgeschlossen ( Arbeitsblatt 3 ). Hierbei erhalten die Schülerinnen und Schüler die Gelegenheit, das Themenfeld aus unterschiedlichen Perspektiven zu beleuchten und persönliche Handlungsoptionen im Bereich des energiesparenden Heizens kriteriengeleitet zu erarbeiten. Die Unterrichtseinheit thematisiert Inhalte aus dem Themenfeld "Thermische Energie und Wärme" für das Fach Physik in der Sekundarstufe. Dabei werden entsprechend des Lehrplans gezielt Bezüge zu der Erfahrungswelt der Schülerinnen und Schüler hergestellt. Der Kontext "Heizung im Gebäude" ist den Schülerinnen und Schülern aus persönlichen Alltagserfahrungen bekannt und kann auch im späteren beruflichen Kontext eine Rolle spielen, so beispielsweise im Bereich des Sanitär-Heizung-Klima-Handwerks. Um den Begriff der Wärmedämmung fachlich fundiert einführen zu können, sind Vorkenntnisse zu den Themen "thermische Energie und Wärme " nötig. Im Rahmen der Erarbeitung der drei Arten der Wärmeübertragung wird außerdem das Teilchenmodell verwendet, welches hierbei noch einmal aufgegriffen und vertieft werden kann. Des Weiteren bietet die Unterrichtseinheit viele Anknüpfungspunkte an den Bereich "Energie und Energieumwandlungen". In der Unterrichtseinheit werden verschiedene Methoden der Wissensvermittlung wie beispielsweise Einzel- und Gruppenarbeit und die Arbeit im Plenum angewandt, um eine Aktivierung aller Lerntypen zu erreichen. Auch werden die Schülerinnen und Schüler verstärkt ermuntert, Arbeitsergebnisse untereinander zu besprechen und zu vergleichen. Durch das Anwenden gelernter Inhalte auf den Gebäudekontext entwickeln die Lernenden Kompetenzen im Bereich des Bewertens. Die experimentelle Methode zur Erkenntnisgewinnung wird in dieser Unterrichtseinheit bewusst als besondere physikalische bzw. naturwissenschaftliche Strategie verwendet. Eine Podiumsdiskussion wird am Ende der Unterrichtseinheit eingesetzt, um den Schülerinnen und Schülern unterschiedliche Perspektiven und Hintergründe zu dem Themenfeld aufzuzeigen. Im Bereich der Kommunikationskompetenz üben die Schülerinnen und Schüler dabei die adressatengerechte Wiedergabe von Informationen und das Argumentieren. Durch das Erarbeiten konkreter persönlicher Handlungsoptionen im Rahmen der Diskussion sollen die Lernenden für das Thema "energiesparend Heizen" sensibilisiert werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden zwischen Wärmeleitung, Wärmeströmung und Wärmestrahlung. erklären mit Hilfe des Teilchenmodells verschiedene Arten der Wärmeübertragung. beschreiben Wärmeübertragung im Kontext der Wärmedämmung an und in Gebäuden. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verbessern ihre Fähigkeiten, ihre Erkenntnisse adressatengerecht zu präsentieren. verbessern durch verschiedene Formen der Gruppenarbeit ihre Teamkompetenz. üben das gezielte Einhalten von Gesprächs- und Diskussionsregeln. Erkenntnisgewinnungskompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwickeln Fragestellungen zu physikalischen Sachverhalten. üben Sachverhalte mit geeigneten Kriterien zu vergleichen. führen zur Untersuchung einer physikalischen Fragestellung ein geeignetes Experiment durch und werten dieses aus.

Die Unterrichtseinheit für den Unterricht im Fach Technik der Klassen 9–10 erläutert, wie aus einer Idee ein funktionales Produkt entsteht. Die Schülerinnen und Schüler erkunden Werkstoffeigenschaften von Metallen und Kunststoffen, planen die Konstruktion eines Handtuchhalters, berechnen Maße und wählen passende Bauteile anhand technischer Zeichnungen aus. Dabei lernen sie zentrale Arbeitsschritte wie das Sägen und Bohren sowie das Verschrauben von Metall und wenden ihr Wissen praktisch an. Die Unterrichtseinheit schlägt den Bogen von der Theorie hin zur praktischen Arbeit im Unterricht. Sie startet mit einer Lebenssituation der Identifikationsfigur Ayla, die mit ihren Eltern und Geschwistern in einer Wohnung lebt. Da das Bad sehr alt ist, wird es von einer SHK-Fachfirma saniert. Eine alte Duschstange soll dabei entsorgt werden, doch Ayla hat eine bessere, kreative Idee: Sie möchte daraus einen Handtuchhalter bauen. Zusammen mit der SHK-Anlagenmechanikerin begibt sie sich an die Arbeit. Die Schülerinnen und Schüler stellen dabei zunächst eigene Überlegungen zu den Materialanforderungen für den Handtuchhalter in einem Feuchtraum an. Es folgt eine Recherche möglicher geeigneter Werkstoffe und deren Eigenschaften. Hierbei geht es unter anderem um Kriterien wie Aufbau der Metalle, Legierungen, Verformbarkeit, Zerspanbarkeit, Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw. Im zweiten Schritt geht die Unterrichtseinheit auf die für das konkrete Beispiel notwendige Planungs- und Berechnungsarbeit ein. Hierbei werden auch die Montagetechnik sowie das Befestigungsmaterial und die Werkezuge thematisiert und die Arbeitsschritte aufgezeigt. Dazu gehören unter anderem Trennen (Sägen, Bohren) und Fügen (Schrauben). Die Schülerinnen und Schüler haben anschließend die Möglichkeit, die Arbeit praktisch auszuführen und einen eigenen Handtuchhalter zu bauen. Im letzten Schritt setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit einer technischen Zeichnung auseinander, die bei der richtigen Bauteilbeschaffung von Flanschen unterstützt. Erarbeitet werden die in technischen Zeichnungen üblicherweise verwendeten Elemente sowie deren Fachbezeichnungen. Zudem vervollständigen die Schülerinnen und Schüler die Zeichnung durch Einsetzen selbst ermittelter Maßangaben. Die Unterrichtseinheit ermöglicht den Schülerinnen und Schülern einen indirekten Einblick in die vielfältigen Aufgaben des SHK-Handwerks, indem sie selbst einen eigenen Handtuchhalter für das heimische Badezimmer bauen. Sie zeigt, dass handwerkliches Können und Fachwissen dazu befähigen, auch aus alten Materialien kreativ etwas Neues zu erschaffen. Ein hohes Maß an Paar- beziehungsweise Kleingruppenarbeit ermöglicht selbstständiges Recherchieren, das immer wieder durch Präsentationen und/oder Hinleitungen eingefasst wird. Bei maximal möglicher Selbstständigkeit der Schülerinnen und Schüler hat die Lehrkraft somit immer die Möglichkeit, nachzusteuern. Darüber hinaus trägt die Unterrichtseinheit auch praktische Fertigkeiten aus dem handwerklichen Alltag in den Unterricht. Eine Zuordnungsaufgabe klärt vorab die Reihenfolge der anstehenden Schritte zur Montage eines Handtuchhalters. Schülerinnen und Schüler dürfen dann selbst praktisch tätig werden. Dies gibt eher praktisch veranlagten Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, ihre Fähigkeiten zu zeigen. Für die praktische Umsetzungsphase benötigen die Schülerinnen und Schüler mehrere Unterrichtsstunden, sodass sich dieses Unterrichtsmaterial hervorragend für eine Projektarbeit oder -woche anbietet. Vorkenntnisse zu technischen Zeichnungen sind dabei vorteilhaft, aber nicht zwingend notwendig. Je nach Vorwissen brauchen die Lerngruppen für diese Unterrichtseinheit mindestens sieben Unterrichtsstunden oder entsprechend mehr. Die Lehrkraft ist dafür verantwortlich, die Herstellung eines eigenen Handtuchhalters für zuhause, die Schule oder einen anderen Ort entsprechend zu organisieren. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen unterschiedliche Metalle und ihre Eigenschaften kennen. erfahren Details zur Montage von Metallrohren. üben das Bearbeiten (= Trennen) von Metall sowie die zugehörigen Arbeitsschritte. arbeiten mit technischen Zeichnungen und erlernen deren Grundaufbau und -Systematik. Berechnen die passende Rohrlänge. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler recherchieren Sachinformationen im Netz. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler üben das Arbeiten in Zweierteams und Kleingruppen. behalten bei praktischen Arbeiten die eigene Sicherheit und die der Mitschülerinnen und Mitschüler im Auge. wertschätzen die handwerkliche Arbeit.

Die Unterrichtseinheit für das Fach geschichte der Klassen 5–6 zeigt auf, wie sich die Entwicklung sanitärer Anlagen auf Lebensbedingungen und Gesundheit ausgewirkt hat. Anhand von Quellen, historischen Beispielen und globalen Bezügen erweitern die Schülerinnen und Schüler ihr Temporalverständnis und erforschen, wie sich Hygiene, Wasseraufbereitung und gesellschaftliche Strukturen gegenseitig beeinflussen. In dieser Unterrichtseinheit erhalten die Schüler und Schülerinnen anhand der drei Themengebiete "Die Toilette in der Geschichte", "Toilette und Gesundheit" und "Die Toilette ist kein Mülleimer" Einblicke in die Bedeutung sanitärer Anlagen. Das Unterrichtsmaterial beinhaltet drei Arbeitsblätter , welche unterschiedliche Aspekte der sanitären Anlagen behandeln: Die Erfindung des Wasserklosetts, die Notwendigkeit und Bedeutung sauberer Sanitäranlagen, den Zusammenhang zwischen Gesundheit und einer sicheren Sanitärversorgung und die richtige Gebrauchsweise der Toilette. Die einzelnen Unterrichtsstunden bauen dabei thematisch aufeinander auf, wobei die vorangehende Stunde einen Teilaspekt der folgenden Unterrichtstunde aufgreift. Dadurch entstehen thematische Anknüpfungspunkte. Die Unterrichtseinheit kann fächerübergreifend oder im Fach Sachkunde oder Geschichte in der weiterführenden Schule oder im Sachunterricht der Grundschule eingesetzt werden. Idealerweise bietet sich die Unterrichtseinheit im Rahmen von 3 Einzelstunden in der Sekundarstufe I in den Klassen 5 und 6 einer Haupt-, Real- oder Gesamtschule oder in einer 3. oder 4. Klasse einer Grundschule an. Allerdings lassen sich die Materialien mittels Differenzierung auch in anderen Klassenstufen und Schulformen einsetzen. Die Arbeitsblätter und Themen bieten zusätzlich die Möglichkeit, Rechercheaufträge zu den einzelnen Themen zu erteilen. Beispielweise kann die zweite Unterrichtsstunde im Kontext der globalen Sanitärkrise (siehe oben) um den Aspekt "Toiletten in anderen Ländern" erweitert werden. Hierfür könnten die Schüler und Schülerinnen Rechercheaufträge erhalten, wie die Toiletten in anderen Ländern aussehen. Das Thema bietet vielfältige Lerngelegenheiten und Anknüpfungspunkte im Rahmen der Lehrpläne und in anderen Fächern. Dabei sind einzelne Aspekte wie Umwelt und Gesundheit gut integrierbar. Die Schülerinnen und Schüler lernen, dass Toiletten für Gesundheit, Sicherheit und Umwelt von elementarer Bedeutung sind. Sie erkennen, welche Auswirkungen fehlende Wasser-, Sanitärversorgung und Hygiene in der Vergangenheit und in verschiedenen Ländern je nach individuellen Bedingungen haben können. Durch den Perspektivwechsel erweitern die Schülerinnen und Schüler ihren Horizont, indem sie das Thema aus einer globalen Sichtweise betrachten. Sie lernen, internationale Bedingungen sanitärer Anlagen mit ihrer eigenen Lebenswelt zu vergleichen. In diesem Zusammenhang lernen die Schülerinnen und Schüler, dass saubere Toiletten keine Selbstverständlichkeit sind und ein verantwortungsbewusster Gebrauch erforderlich für eine saubere Wasserversorgung ist. Eine gute sanitäre Grundversorgung ist essenziell, um die Gesundheit der Menschen zu schützen. Eine adäquate Nutzung und gute Klärung sind wichtig, um das Grundwasser und Gewässer nicht zu verunreinigen. Die dritte Unterrichtsstunde stellt insbesondere den Themenbereich der Abwasserentsorgung und -aufbereitung sowie die Verschmutzung der Ressourcen in den Fokus. Ein verantwortungsbewusster Umgang mit den Ressourcen, in Bezug auf Abfall, werden explizit thematisiert. Meist gelangen Abfälle und Umweltgifte durch die Entsorgung in der Toilette in das Abwasser. Diese müssen im Anschluss mit hohem technischen, personellen und finanziellen Aufwand wieder herausgefiltert werden. Einige Verunreinigungen können nicht gänzlich im Klärwerk entfernt werden und gelangen über Gewässer und Versickerung im Boden zurück in den Wasserkreislauf . Unter Umständen beschädigen die Abfälle und giftigen Schadstoffe auch die Kanalisation und Maschinen der Kläranlage. Die richtige Sanitärversorgung hat den Einfluss, soziale und wirtschaftliche Entwicklung zu fördern, Bildungschancen zu erhöhen und für Sicherheit zu sorgen. Sie ist ein Grundbedürfnis des Menschen für eine gesunde Entwicklung und spielt eine wichtige Rolle, um einen Beitrag zu einem effizienten Umwelt- und Ressourcenschutz zu leisten. Vorkenntnisse Die Schülerinnen und Schüler benötigen keine besonderen Vorkenntnisse für diese Einheit und können größtenteils Bezüge zu ihrem Alltag aufnehmen. Des Weiteren helfen die Informationsblätter ihnen dabei, das wichtigste Hintergrundwissen zu erarbeiten. Kenntnisse über den natürlichen und urbanen Wasserkreislauf sind jedoch für eine Diskussion hilfreich, diese werden in der Regel in den ersten beiden Grundschulklassen thematisiert. Die bereitgestellten Arbeitsblätter bieten Zusatzinformationen, welche die Lehrvideos der Unterrichtsstunden ergänzen. Zur Erarbeitung der Inhalte bietet sich entweder das Unterrichtsgespräch im Plenum an oder kooperative Lernformen, bei denen das Internet genutzt werden kann. Ebenso eignen sich die Arbeitsblätter zur Bearbeitung in Einzel-, Paar- oder Gruppenarbeit. Differenzierungsmöglichkeiten Die Aufgaben der Arbeitsblätter haben unterschiedliche Schwierigkeitsgrade und sind bei Bedarf mit Hilfsmitteln und Tipps ergänzbar. Ferner kann in den meisten Fällen das Videomaterial nochmals unterstützend zur Bearbeitung der Aufgaben herangezogen werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen die Bedeutung und Notwendigkeit einer sicheren und sauberen sanitären Versorgung kennen und erkennen, dass diese nicht überall auf der Welt selbstverständlich ist. entwickeln ein Bewusstsein für die Notwendigkeit und Problematik der adäquaten Abwasserversorgung. lernen den Kontext zwischen menschlichem Handeln und Umweltauswirkungen sowie Handlungsweise für ein verantwortungsbewusstes Verhalten. erkennen, dass Abfälle nicht in der Toilette entsorgt werden sollten, und lernen die Auswirkungen von einer falschen Nutzung kennen. setzen sich mit der Geschichte der Toilette in der Vergangenheit und heute auseinander. entwickeln ein Grundverständnis für den Kontext zwischen Gesundheit und der Nutzung sauberer, sicherer Sanitäranlagen. analysieren, bewerten, vergleichen, begründen und diskutieren, welche Bedeutung sanitäre Anlagen/Toiletten für unseren Alltag, unsere Sicherheit und Gesundheit haben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler analysieren und bewerten Informationen aus (Lern-)Videos. suchen und filtern relevante Informationen zu einem Thema. entwickeln ihre Recherchefähigkeiten im Internet weiter. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler diskutieren umweltrelevante Probleme und gesundheitliche Auswirkungen, die im Zusammenhang mit sanitären Anlagen stehen. arbeiten kooperativ zusammen und entwickeln dadurch ihre sozialen Kompetenzen weiter. entwickeln ihre Problemlösefähigkeiten weiter.

Die Unterrichtseinheit für den fächerübergreifenden Unterricht in den Klassen 9–10 thematisiert das Lesen und Verstehen von einfachen technischen Zeichnungen. Die Schülerinnen und Schüler fertigen eigene Zeichnungen in Kavalierperspektive an – wahlweise von Alltagsgegenständen oder Sanitäreinrichtungen. Mit der kostenlosen 3D-Konstruktionssoftware TinkerCAD setzen die Lernenden ihre Entwürfe digital um. Ergänzt wird die Unterrichtseinheit durch einen Exkurs zum nachhaltigen Zero-Waste-Badezimmer. In dieser Unterrichtseinheit erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Einblick in das Thema "Einfache technische Zeichnungen lesen und verstehen" und wenden das Wissen praktisch an, indem sie eine Armatur aus dem heimischen Badezimmer technisch mithilfe der Kavalierperspektive zeichnen. In einer freiwilligen Exkurs- und Sprintaufgabe können sie zudem mittels der kostenlosen (Desktop-)App Elements ein eigenes Zero-Waste -Bad nachhaltig und barrierefrei per digitalem 3D-Bauplan gestalten. Das Material enthält drei Arbeitsblätter und gliedert sich in drei bis vier Einzelstunden. Ideal eignet sich diese Unterrichtseinheit als Auftakt für eine eigene Projektplanung im schulischen Kontext. Durch Arbeitsblätter, Zeichenaufträge sowie lockere Gesprächsanlässe erarbeiten sich die Lernenden ein Grundwissen im Bereich technischer Zeichnungen. Das Thema der Arbeitsvorbereitung nimmt eine besondere Rolle ein, da die Zeichnungen mit der Hand und nicht per Computer angefertigt werden. Da die meisten technischen Zeichnungen heute aber digital erfolgen, kann aufbauend auf die Übungen dieser Unterrichtseinheit zum Beispiel mit TinkerCAD gearbeitet werden (eine Fortbildung dazu finden Sie hier ). Darüber hinaus lernen die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe anwendungsnaher Aufgabenstellungen und typischer Sachprobleme verschiedene Aufgabengebiete im Bereich der Anfertigung eines Werkstückes kennen und erhalten so einen realitätsnahen Einblick in einen möglichen Alltag. Einen Einblick erhalten die Schülerinnen und Schüler auch in eine sich aufgrund des technischen Fortschritts wandelnde Arbeitswelt, in der "alte" Berufe neu aufgestellt und benannt werden müssen, um sich an die Gegenwart anzupassen. So wurde der Ausbildungsberuf "Technische/-r Zeichner/-in" und "Technischer Produktdesigner/-in" 2011 neu ausgerichtet und spezifiziert zu "Technische/-r Systemplaner/-in" und "Technische/-r Produktdesigner/-in" mit verschiedenen Fachausrichtungen. Das Interesse der Schülerinnen und Schüler kann hinsichtlich dieses Berufszweigs dadurch geweckt werden. Zudem bietet sich an dieser Stelle ein fächerübergreifender Unterricht mit dem Fach Wirtschaft an, in dem Wandlungsprozesse der Arbeitswelt aufgrund digitaler Transformationen thematisiert werden. Anhand der vielfältigen Aufgabenstellungen wird deutlich, welche Fähigkeiten und Kenntnisse in diesem Berufsfeld gefragt sind, sodass eine realistische Einschätzung hinsichtlich der eigenen beruflichen Eignung möglich ist. Die Unterrichtseinheit kann auch im Rahmen der Berufsorientierung und Berufsvorbereitung genutzt werden. Sie findet idealerweise in den Fächern Kunst und Werken ab der achten Klasse an Haupt-, Real- und Gesamtschulen Anwendung, ist aber auch für den fächerübergreifenden Unterricht geeignet. Die Einheit kann ebenso in der zehnten Klasse an Gymnasien eingesetzt werden. Diese Unterrichtseinheit kann fächerübergreifend und im Rahmen einer Projektplanung genutzt werden. Es ist vorteilhaft, wenn die Schülerinnen und Schüler bereits Vorerfahrungen mit der Betrachtung dreidimensionaler technischer Zeichnungen mitbringen, um in Folge eigene Zeichnungen anfertigen zu können. Vorkenntnisse sind aber nicht notwendig. Die Arbeitsblätter liefern wichtige Zusatzinformationen, um die Aufgaben zu bearbeiten. Die erste Stunde dient dazu, einen ersten Einblick in einfache technische Zeichnungen zu erhalten. In den folgenden Unterrichtsstunden wird die Thematik vertieft, indem eigene technische Zeichnungen mit der Hand und Zeichenhilfsmitteln angefertigt werden. Es bietet sich an, im Anschluss an die Einheit einen Betrieb zu besichtigen, in dem technische Zeichnungen am Computer angefertigt werden. Für die Zielsetzung des Unterrichts bietet sich eine Kombination aus gelenktem Unterrichtsgespräch, problemorientiertem Unterricht und kooperativem Lernen an. Besonderes Augenmerk wird auf das Prinzip der Praxisnähe gelegt. Das Material ist authentisch und erlaubt dadurch einen realistischen und praxisnahen Einblick. Durch die Ergebnissicherung am Ende der Stunden werden die Schülerinnen und Schüler angeregt, über ihre jobtechnische Zukunft nachzudenken, sich aktiv mit dem Thema auseinanderzusetzen und eine eigene Meinung zu bilden. Der Unterricht kann außerdem als kommunikationsfördernd verstanden werden. Am Ende der Unterrichtseinheit haben die Schülerinnen und Schüler ihre erlernten Kenntnisse bei der Lösung komplexerer Aufgaben verfestigt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler setzen zentrale Schritte in der Anfertigung von technischen Zeichnungen um. benennen Berufsbilder im Bereich des technischen Zeichnens. zeichnen mithilfe der Kavalierperspektive ein Sanitär-Werkstück nach und skizzieren ein barrierefreies Zero-Waste -Badezimmer. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können einem Text und grafischen Abbildungen benötigte Informationen entnehmen. können nach Informationen und mit Hilfsmitteln technische Zeichnungen anfertigen. kontrollieren Ergebnisse eigenverantwortlich an der Kontrollstation. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler entwickeln ein Bewusstsein für individuelle Stärken und Schwächen. arbeiten sowohl autonom als auch kooperativ. lernen die Wertschätzung einer technischen Handzeichnung kennen.