Das SHK-Handwerk

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 7 behandelt Wärme, Temperatur und Temperaturskalen. Die Lernenden vergleichen Celsius-, Kelvin- und Fahrenheitsskala, messen die Abkühlung von heißem Wasser und untersuchen, wie sich Stoffe bei Temperaturänderungen ausdehnen. Sie erklären Phänomene an Warmwassergeräten und Thermostatventilen und halten ihre Versuche in einem Protokollbogen fest. Die Unterrichtseinheit bearbeitet entsprechend des Hessischen Lehrplans für das Fach Physik die Inhalte im Themenfeld “Wärmelehre“. 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 wird anhand verschiedener Freihand-Experimente das Verhalten verschiedener Körper bei Wärmezufuhr zunächst experimentell untersucht, protokolliert 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 und Temperaturmessungen 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. 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 Auswirkungen von Temperaturänderungen auf Festkörper, Flüssigkeiten und Gase Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler 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 Chemie der Klasse 8–9 behandelt Stoffgemische und Trenn-verfahren am Beispiel von Wasser. Die Lernenden unterscheiden Reinstoffe und Stoffgemische, untersuchen, ob Stoffe gelöst oder ungelöst vorliegen, und erproben passende Trennverfahren wie Sedimentation, Filtration und Adsorption. Anschließend übertragen sie ihr Wissen auf die Trinkwasserinstallation im Haus und erklären, wie Filter und Enthärtungsanlagen zur Erhaltung der Wasserqualität beitragen. Die Unterrichtseinheit behandelt Stoffgemische und Trennverfahren am Beispiel von Trinkwasser. Die Lernenden setzen sich mit der Frage auseinander, ob klares Wasser ein Reinstoff ist, welche Stoffe in Wasser enthalten sein können und wie sich unterschiedliche Bestandteile voneinander trennen lassen. Sie unterscheiden Reinstoffe und Stoffgemische sowie homogene und heterogene Gemische. Dabei lernen sie, dass Stoffe im Wasser sichtbar oder unsichtbar, gelöst oder ungelöst vorliegen können und dass das Aussehen allein nicht ausreicht, um die Zusammensetzung einer Wasserprobe zu beurteilen. Anhand verschiedener Beispiele ordnen die Schülerinnen und Schüler Stoffgemische ein und wählen passende Trennverfahren aus. Sie beschäftigen sich mit Sedimentation und Filtration für ungelöste feste Teilchen sowie mit Adsorption, Eindampfen und Destillation für weitere Trennaufgaben. In einer Experimentierphase planen sie Untersuchungen mit Wasserproben, beobachten die Ergebnisse und erklären, weshalb ein Verfahren funktioniert oder an seine Grenzen stößt. So verknüpfen sie fachliche Begriffe mit eigenen Beobachtungen und begründen ihre Entscheidungen. Das Sanitär-, Heizungs- und Klimahandwerk (SHK) eignet sich als Lernfeld, weil Trinkwasser auf seinem Weg vom Wasserwerk bis zum Wasserhahn durch Leitungen, Filter, Armaturen und weitere Bauteile einer Gebäudeinstallation fließt. SHK-Fachkräfte planen, installieren und warten diese Anlagen und tragen damit dazu bei, die Trinkwasserqualität im Gebäude zu erhalten. Die Lernenden begegnen dabei konkreten Anwendungen chemischer Prinzipien: Ein mechanischer Trinkwasserfilter hält größere ungelöste Teilchen wie Sand oder Rost zurück, während eine Enthärtungsanlage gezielt gelöste Calcium- und Magnesium-Ionen durch Ionenaustausch verringert. Der Einblick in diese berufliche Praxis zeigt, dass Trennverfahren nicht nur im Labor vorkommen, sondern auch bei der Planung und Wartung technischer Anlagen eine Rolle spielen. Im abschließenden Transfer ordnen die Schülerinnen und Schüler die Stationen einer Trinkwasserinstallation und erklären, wie die Bauteile zur Wasserqualität beitragen. Dabei wird zugleich deutlich, dass die verschiedenen Anlagen unterschiedliche Aufgaben erfüllen und ein Filter nicht alle gelösten Stoffe entfernt. Die Einheit verbindet somit chemische Grundlagen mit einer alltagsnahen Fragestellung und einem konkreten Berufsfeld. Sie eignet sich zur Einführung oder Festigung der Stofflehre und ermöglicht das Experimentieren, fachsprachliche Begründen und kooperative Präsentieren. Die Einheit verknüpft zentrale Inhalte des Chemieunterrichts der Sekundarstufe I mit der Trinkwasserinstallation als Beispiel aus dem Sanitär-, Heizungs- und Klimahandwerk. Im Mittelpunkt stehen Stoffeigenschaften, Reinstoffe und Stoffgemische sowie das begründete Auswählen geeigneter Trennverfahren. Die Lernenden erkennen, dass klares Aussehen keine Aussage darüber erlaubt, ob Wasser ein Reinstoff ist: Gelöste Mineralstoffe sind mit bloßem Auge nicht zu erkennen. Diese Einsicht ist fachlich bedeutsam und alltagsnah, weil Wasser in Haushalt und Gebäude ständig genutzt wird. Der Bezug zur Installation verdeutlicht zugleich, dass die Trinkwasserqualität nicht nur im Wasserwerk, sondern auch im Gebäude erhalten werden muss. Filter können größere ungelöste Teilchen zurückhalten; Enthärtungsanlagen tauschen gezielt Calcium- und Magnesium-Ionen gegen Natrium-Ionen aus. Die Materialien grenzen diese Funktionen voneinander ab und beugen der Fehlvorstellung vor, ein mechanischer Filter entferne gelöste Stoffe oder eine Enthärtungsanlage reinige das Wasser vollständig. Als Lernziele erschließen die Schülerinnen und Schüler die Unterscheidung von Reinstoff und Gemisch, ordnen Gemische als homogen oder heterogen ein, beschreiben Stoffe als gelöst oder ungelöst und wählen Trennverfahren anhand ihrer Eigenschaften aus. Sie erklären Beobachtungen fachsprachlich und übertragen ihr Wissen auf Bauteile einer Hausinstallation. Die Arbeitsblätter strukturieren den Lernweg vom Vorwissen über Klassifikation und Experiment bis zur Anwendung. Mindmap und Sortieraufgaben aktivieren Vorstellungen und machen Vorwissen sichtbar. Tabellen unterstützen den systematischen Vergleich von Aggregatzuständen, Gemischarten und Trennverfahren. In der Experimentierphase planen Gruppen die Bearbeitung von Wasserproben, beobachten die Ergebnisse und präsentieren ihre Begründungen. So werden Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und kooperatives Arbeiten miteinander verbunden. Für die Durchführung sind grundlegende Kenntnisse zu Stoffen und Teilchen hilfreich. Benötigt werden geeignete, sicher handhabbare Wasserproben sowie Filtermaterial, Aktivkohle und gegebenenfalls Geräte zum Erwärmen beziehungsweise Destillieren. Die Lehrkraft wählt Proben und Verfahren passend zu Ausstattung und Sicherheitsregeln aus und begleitet insbesondere das Erhitzen. Nicht alle gelösten Stoffe lassen sich durch einfache Schulversuche nachweisen oder entfernen; die Auswertung sollte daher zwischen Modellversuch und realer Trinkwasseraufbereitung unterscheiden. Die Aufgaben sind in drei Schwierigkeitsstufen markiert und bieten eine Grundlage für binnendifferenzierte Bearbeitung: Satzergänzungen und Begriffshilfen stützen Lernende, während offene Erklär- und Experimentieraufgaben vertiefte Begründungen ermöglichen. Die genaue Dauer und Stundenverteilung hängt von Lerngruppe, Ausstattung und Zahl der untersuchten Proben ab. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… unterscheiden Reinstoffe und Stoffgemische sowie homogene und heterogene Gemische. beschreiben, ob Stoffe in Wasser gelöst oder ungelöst vorliegen. ordnen verschiedenen Wasserproben geeignete Trennverfahren zu und erklären deren Wirkungsweise. vergleichen die Funktion eines Trinkwasserfilters mit der einer Enthärtungsanlage. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… entnehmen Informationen aus Texten, Tabellen und Abbildungen der Arbeitsblätter. dokumentieren Beobachtungen und Ergebnisse ihrer Untersuchungen übersichtlich. Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… planen Untersuchungen zu Wasserproben und wählen geeignete Trennverfahren aus. führen Versuche durch und halten ihre Beobachtungen fest. begründen ihre Zuordnungen und werten Versuchsergebnisse aus. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler… arbeiten bei der Untersuchung von Wasserproben kooperativ in der Gruppe. vergleichen ihre Ergebnisse mit denen anderer Gruppen und präsentieren ihre Beobachtungen verständlich.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Englisch der Klassen 9–10 verbindet funktionale Grammatik (Conditional Clauses Type I–III) mit Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE). Die Lernenden entwickeln sprachliche Mittel zur Formulierung realistischer, hypothetischer und vergangener Handlungsoptionen im Kontext klimafreundlicher Gebäudetechnologien. Durch authentische Auseinandersetzung mit ökologischen und ökonomischen Auswirkungen technischer Lösungen und reflektieren Handlungsmöglichkeiten. Die Unterrichtseinheit "If-Clauses & Sustainability: My Climate-Friendly Home" verbindet die Wiederholung und Vertiefung der englischen Conditional Types (Type I–III) mit einem lebensweltnahen und gesellschaftlich relevanten Thema: nachhaltiges Wohnen und energieeffiziente Gebäudetechnik. Ausgehend von der Leitfrage "How can we make our homes more climate-friendly and energy-efficient while saving money on utility bills?" setzen sich die Lernenden mit konkreten Maßnahmen zur Energie- und Wassereinsparung auseinander. Dabei lernen sie zentrale Technologien aus dem Bereich Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik (SHK) kennen, wie Wärmepumpen, Dämmung oder wassersparende Systeme. Die Einheit folgt einer klaren Progression: Zunächst formulieren die Schülerinnen und Schüler realistische Handlungsmöglichkeiten mit Type I Conditionals. Darauf aufbauend entwickeln sie mithilfe von Type II Conditionals im Rahmen eines "Dream Eco-Home" visionäre und hypothetische Konzepte. Abschließend reflektieren sie vergangene Entscheidungen und verpasste Chancen im Bereich nachhaltiger Gebäudetechnik unter Verwendung von Type III Conditionals. Neben der sprachlichen Kompetenzentwicklung werden auch Bewertungskompetenz und nachhaltigkeitsbezogenes Denken gefördert. Die Lernenden setzen sich mit ökologischen und ökonomischen Auswirkungen technischer Lösungen auseinander und reflektieren sowohl individuelle als auch gesellschaftliche Handlungsmöglichkeiten. Die Unterrichtseinheit eignet sich besonders zur Verbindung von funktionalem Grammatiklernen mit Bildung für nachhaltige Entwicklung sowie zur Förderung handlungs- und produktionsorientierter Kompetenzen. Die Unterrichtseinheit ist sowohl didaktisch als auch methodisch konsequent kompetenzorientiert aufgebaut und verbindet funktionales Grammatiklernen mit einem lebensweltnahen Kontext im Bereich nachhaltiger Gebäudetechnik. Didaktisch orientiert sich die Einheit an zentralen Prinzipien der Bildung für nachhaltige Entwick-lung (BNE). Das Thema "klimafreundliches Wohnen" weist eine hohe Gegenwarts- und Zukunftsbedeutung auf, da steigende Energiepreise und ökologische Herausforderungen direkte Auswirkungen auf die Lebensrealität der Lernenden haben. Gleichzeitig ermöglicht der SHK-Kontext einen konkreten und anschaulichen Zugang zu technischen Lösungen und deren Bewertung. Die Progression entlang der Conditional Types I–III dient nicht nur der grammatischen Strukturierung, sondern bildet eine kognitive Entwicklung ab: von realistischen Handlungsmöglichkeiten (Type I) über visionäre Konzepte (Type II) hin zur reflektierenden Bewertung vergangener Entscheidungen (Type III). Dadurch wird Grammatik funktional als Denkwerkzeug genutzt. Methodisch wird ein Wechsel von Sozialformen eingesetzt. Einzelarbeitsphasen ermöglichen individuelle Sprachproduktion und Sicherung, während Paar- und Gruppenarbeiten kommunikative Kompetenzen fördern und kooperative Lernprozesse unterstützen. Insbesondere die Transferaufgaben (Beratungstext, Eco-Home-Konzept, Reflexion) ermöglichen eine handlungsorientierte Anwendung der erlernten Strukturen. Scaffolding-Elemente wie Satzstarter und strukturierte Aufgabenstellungen unterstützen leistungsschwächere Lernende, während offene und kreative Aufgaben Differenzierung nach oben ermöglichen. Typische Fehler (z. B. "will" im if-Satz oder "would" im Type III if-clause) werden gezielt aufgegriffen und korrigiert. Die Einheit setzt grundlegende Vorkenntnisse zu einfachen If-Clauses voraus, ist jedoch so aufgebaut, dass alle drei Conditional Types systematisch wiederholt und vertieft werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wenden Conditional Types I–III korrekt an. nutzen fachbezogenen Wortschatz im Kontext Nachhaltigkeit. formulieren argumentierende und reflektierende Texte. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen digitale Medien zur Recherche nachhaltiger Technologien. reflektieren Informationen kritisch. präsentieren Ergebnisse adressatengerecht. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten kooperativ in Paar- und Gruppenarbeit. geben konstruktives Feedback. präsentieren Ergebnisse gemeinsam.

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.

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 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.