Versuche und Experi­mente

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klassen 12–13 vermittelt vertiefendes Wissen zur Stoffklasse der Tenside. Die Lernenden befassen sich mit dem chemischen Aufbau und der Wirkung von Tensiden anhand des Struktur-Eigenschafts-Konzepts. Experimente zur Oberflächenspannung und Mizellenbildung vertiefen das Verständnis der Abläufe auf molekularer Ebene. Auch gesundheitliche und ökologische Aspekte sowie die Osmose-Reinigung als nachhaltige Alternative zum Tensideinsatz werden thematisiert. Tenside sind in modernen Reinigungsmitteln kaum noch wegzudenken. Nicht nur die Profis aus dem Gebäudereiniger-Handwerk sind auf sie angewiesen. Auch im Alltag haben Tenside viele Einsatzbereiche – und das nicht nur beim Waschen und Putzen. Die praktischen Helfer bringen aber auch Herausforderungen mit sich: Sie können Umwelt und Gesundheit belasten, insbesondere, wenn sie nicht fachgerecht eingesetzt werden. Umso wichtiger ist ein fachgerechter sowie bewusster Umgang mit diesen Stoffen. Die Lernenden erhalten ein weitreichendes Wissen rund um die Stoffklasse der Tenside. In diesem Zusammenhang werden zunächst grundlegende Kenntnisse über den chemischen Aufbau von Tensiden sowie ihre Eigenschaften besprochen. Dadurch lernen die Schülerinnen und Schüler die Anwendung des Struktur-Eigenschafts-Konzeptes kennen. ( Arbeitsblatt 1 ) Im weiteren Verlauf der Einheit wird dann auf die Waschwirkung im Detail und die damit verbundenen reinigungstechnischen Eigenschaften von Tensiden eingegangen. Dabei wird zum einen die Herabsetzung der Oberflächenspannung durch waschaktive Substanzen anhand eines Experiments thematisiert und zum anderen die Ausbildung von Mizellen sowie deren Struktur behandelt. In diesem Zusammenhang wird auch die Wirkweise von Tensiden als Emulgatoren und Dispersionsmittel angesprochen. ( Arbeitsblatt 2 ) Im Anschluss werden anhand fächerübergreifender Aufgabenstellungen die ökologischen und gesundheitlichen Aspekte von Tensiden beleuchtet und so ein Bezug zum Thema Nachhaltigkeit geschaffen. Der Fokus liegt dabei auf der durch Tenside hervorgerufenen Umweltbelastung und dem Kennenlernen verschiedener Zertifikate, die dabei helfen sollen, nachhaltige Produkte zu identifizieren. Darüber hinaus wird das nachhaltige Verfahren der Osmose-Reinigung erarbeitet. ( Arbeitsblatt 3 ) Das Thema Tenside ist aus dem Alltag eines jeden Menschen nicht mehr wegzudenken. Das Anwendungsgebiet der Tenside erstreckt sich über alle Lebensbereiche der Schülerinnen und Schüler. Neben den offensichtlichen Anwendungsbereichen wie der Kosmetikindustrie oder den Haushaltsreinigern, werden Tenside auch als Emulgatoren für Lebensmittel oder in der Farb- und Lackindustrie genutzt. Vor allem aber auch mit Blick auf die Themen Nachhaltigkeit und Umweltschutz sollten sich die Schülerinnen und Schüler mit der Bedeutung eines ressourcenschonenden Umgangs mit Reinigungsmitteln auseinandersetzen und ihren eigenen Konsum kritisch reflektieren. Diese Unterrichtseinheit kann in den Rahmenlehrplan der Sekundarstufe II eingeordnet und für das Fach Chemie genutzt werden. Sie bietet detailliertes Wissen über Tenside in naher Anlehnung an den Alltag. Das Material besitzt ebenso fächerübergreifende Aspekte und ermöglicht damit das Konzept Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) in den Unterricht zu integrieren. Ein gewisses chemisches Vorwissen bezüglich der organischen Chemie wird für die Bearbeitung der Aufgaben vorausgesetzt. So sollten Kenntnisse über funktionelle Gruppen sowie Bau- und Ordnungsprinzipien organischer Stoffe bereits vorliegen. Für das Lösen der verschiedenen Aufgabenstellungen stehen Arbeitsblätter mit Infotexten zur Verfügung. In einigen Aufgabenstellungen wird zusätzlich die eigene Recherchefähigkeit entwickelt und auch das kritische Hinterfragen gefördert. Kleine Experimente unterstützen dabei, die zuvor besprochenen theoretischen Kenntnisse zu vertiefen. Ein breites Spektrum an Lernmethoden und Sozialformen ermöglicht es den Unterricht abwechslungsreich und interessant zu gestalten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kennen den chemischen Aufbau und die daraus resultierenden Eigenschaften von Tensiden. können die Wirkungsweise von Tensiden und deren Waschwirkung erklären. wenden das Struktur-Eigenschafts-Konzept an. kennen Gefahren und Risiken beim Tensideinsatz. vergleichen Ökosiegel, die zur Kennzeichnung von Reinigungsmitteln eingesetzt werden. beurteilen Tenside in Hinblick auf Nachhaltigkeit. kennen nachhaltige Alternativen zum Tensideinsatz (Osmose-Reinigung). führen chemische Experimente eigenständig durch. nutzen ihr Wissen, um fächerübergreifende Fragestellungen zu beantworten. setzen sich kritisch mit den ökologischen Aspekten von Tensiden auseinander und bewerten den oft vermehrten Einsatz. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene Medienangebote für ihre Recherche. wählen digitale Inhalte selbstständig aus und hinterfragen diese vorher kritisch. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren sachlich und bearbeiten verschiedene Aufgabenstellungen in Zusammenarbeit mit anderen Schülerinnen und Schülern. Verwendete Literatur M. Baum, S. Schwarzer (2013). Wie dünn ist eine Seifenblase? Ein experimenteller Zugang zu Mikro- und Nanoschichten, Chemkon, 20, Nr.1, 25-28, DOI: 10.1002/ckon.201210193. M. Böhme, T. Fotschki, C. Liersch, C. Pfaller, U. Steggewentz (2022). Fachwissen Gebäudereinigung. Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG. S.321 ff. M. Lutz. (2023). Fachbuch Gebäudereinigung, Verlag, S. 39 ff.

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.

Diese Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klasse 11–13 vermittelt den Schülerinnen und Schülern grundlegende Kenntnisse über die chemischen Vorgänge während der Korrosion. Sie erarbeiten, welche Faktoren die Korrosion begünstigen und lernen die Unterschiede gängiger Arten des Korrosionsschutzes kennen. Die chemischen Vorgänge während der Korrosion sind schon lange bekannt, vollständig verhindert werden können sie jedoch nicht. Das Thema Korrosion ist allgegenwärtig und die Wechselwirkungen zwischen Metallen und ihrer Umgebung ziehen jährlich hohe Kosten nach sich. Aber nicht nur hinsichtlich wirtschaftlicher Aspekte, auch angesichts des nachhaltigen Handelns sind Korrosionsschutzmaßnahmen relevant und aktuell. Nachhaltige Lösungen werden immer wichtiger, da sie die Lebensdauer von Werkstoffen und Bauwerken verlängern und durch Ressourcenschonung auch die Umwelt schonen. Diese Unterrichtseinheit kann dem Rahmenlehrplan der Sekundarstufe II zugeordnet werden. Sie orientiert sich an einem Thema, das jedem Menschen in verschiedenen Situationen im Alltag begegnet. In den Rahmenlehrplänen ist die Thematik bundesweit verankert und erfährt insbesondere mit Blick auf Nachhaltigkeit erneute Aufmerksamkeit. Schwerpunkt dieser Unterrichtseinheit ist unter anderem die Vermittlung der chemischen Prozesse, die während der Korrosion ablaufen. Im späteren Verlauf der Einheit wird dann auf verschiedene Faktoren eingegangen, die die Korrosion von Metallen fördern. In diesem Zusammenhang entwickeln die Schülerinnen und Schüler mit dem bisher erlangten Wissen ein Experiment, das die Vorgänge während der Korrosion von Metallen nochmals verdeutlicht. Abschließend wird der Fokus auf die verschiedenen Verfahren des Korrosionsschutzes gelegt. An dieser Stelle kann ergänzend das Thema Korrosionsschutz in Bezug auf Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit in einer fächerübergreifenden Aufgabenstellung betrachtet werden. Dabei kann die Diskussionsrunde entweder in Gruppen- oder Klassengröße erfolgen. Das Thema Korrosion eignet sich gut, um das Interesse der Schülerinnen und Schüler an der Chemie zu wecken, da es sichtbare Berührungspunkte mit im Alltag beobachtbaren Phänomenen bietet. Darüber hinaus bietet es eine gute Grundlage, um die Themen Nachhaltigkeit, Wirtschaft und Innovation am Beispiel und Lernfeld des Gerüstbauhandwerks zu behandeln. Die Unterrichtseinheit eignet sich für den Chemieunterricht der Sekundarstufe II und orientiert sich an den Themenfeldern "Redoxgleichgewichte", "Elektrochemie" beziehungsweise "Elektronenübertragungsreaktionen". Grundlegende chemische Kenntnisse in Bezug auf Redoxreaktionen werden für die Bearbeitung der Aufgaben vorausgesetzt und sollten gegebenenfalls vor der Unterrichtseinheit mit den Schülerinnen und Schülern wiederholt werden. Außerdem sollte die Medienkompetenz vorliegen, themenbezogen und kritisch in verschiedenen Quellen zu recherchieren. Darüber hinaus sind keine weiteren Kenntnisse notwendig. Die Einheit eignet sich als Einstieg in das Thema und bietet ein breites Spektrum an Lernmethoden und Sozialformen, sodass der Unterricht interessant und abwechslungsreich gestaltet werden kann. Für die Erarbeitung der verschiedenen Aufgabenstellungen stehen Arbeitsblätter mit Info-Texten zur Verfügung. Zusätzlich wird in einigen Aufgabenstellungen die eigene Recherchefähigkeit geschult und verbessert. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erklären Phänomene der Stoffumwandlung bei chemischen Reaktionen. entwickeln Reaktionsgleichungen anhand ausgewählter Beispiele. erläutern die Bildung eines Lokalelements bei Korrosionsvorgängen. erlangen detailliertes Wissen über verschiedene Korrosionsschutzmaßnahmen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler nutzen verschiedene Medienangebote für ihre Recherche. unterscheiden verschiedene Medien und hinterfragen diese kritisch-reflektiert. wählen digitale Inhalte und Informationen selbstständig aus. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können sachlich kommunizieren und Aufgaben in Zusammenarbeit mit anderen Schülern bearbeiten und ausführen. können ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anwenden. beurteilen die Folgen von Korrosion und Korrosionsschutzmaßnahmen unter ökonomischen und ökologischen Aspekten. Verwendete Literatur Kirsch, W., Schlachter, B. & Mangold, M. (2012a). Fit fürs Abi. Chemie Oberstufenwissen . Schroedel. Pistohl, B. (2015). Abitur-Training: Chemie 2 . Stark Verlag. Stranghöner, N., Baddoo, N. & Stehr, S. (2018). Nichtrostender Stahl im Bauwesen – Bemessung von Stahltragwerken aus nichtrostendem Stahl nach DIN EN 1993-1-4. Stahlbau , 87 (3), 279–283. https://doi.org/10.1002/stab.201820584 .

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 das Fach Physik der Klasse 8 vermittelt die physikalischen Grundlagen von Schall und Akustik. Die Schülerinnen und Schüler erforschen, wie Schall durch Schwingungen entsteht, sich ausbreitet und vom menschlichen Ohr wahrgenommen wird. Sie unterscheiden Ton, Klang, Geräusch und Lärm, führen eigene Messungen durch und lernen, wie Schallgeschwindigkeit und Frequenz zusammenhängen. Die Unterrichtseinheit thematisiert die wichtigsten Grundlagen der Phänomene Schall und Akustik. Dabei wird anhand zahlreicher Beispiele und grundlegender Versuche gezeigt, wie Schall entsteht, sich anschließend über das entsprechende Medium ausbreitet und letztlich über das Ohr aufgenommen und für das Gehirn verarbeitet wird. Nach einfachen Selbstversuchen und Beispielen werden physikalische Grundvorstellungen zur Schallentstehung und Schallausbreitung erarbeitet. Dazu werden – ausgehend vom menschlichen Hörbereich (16 bis 20 000 Hz) – auf die den Schall beschreibenden grundlegenden Größen wie Frequenz, Wellenlänge und Schallgeschwindigkeit detailliert eingegangen und verschiedene Schallarten wie Klang, Geräusch und Ton unterschieden. Thema ist ebenfalls die Ausbreitung von Schall in unterschiedlichen Medien. Die Lernenden erhalten dabei die Möglichkeit, ihre Kenntnisse und Fähigkeiten im Zusammenhang mit dem Themenfeld in Einzel-, Paar- und Gruppenarbeit zu entwickeln sowie anzuwenden und im Plenum zu diskutieren. Da Schall und Akustik zentrale Rollen im Hörakustiker-Handwerk spielen, werden im Unterrichtsmaterial stets Bezüge zu diesem Beruf hergestellt, um die physikalischen Lerninhalte zu verdeutlichen: Versuche werden mit der App Phyphox, die in der Hörakustiker-Ausbildung zum Einsatz kommen kann, durchgeführt. Mit einem Online-Hörtest ermitteln Schülerinnen und Schüler ihre individuellen hörbaren Frequenzbereiche. Nachdem der menschlichen Hörsinn erklärt wurde, wird über Gehörschutz gesprochen. Die Unterrichtseinheit beleuchtet das Thema "Schall und Akustik", das beispielsweise im Kernlehrplan Nordrhein-Westfalen (Gymnasium – Sekundarstufe 1) im Inhaltsfeld 3 "Schall" enthalten ist. Das Thema ist für viele Bereiche der Technik oder des Gesundheitswesens von grundlegender Bedeutung und wird in dieser Unterrichtseinheit in den Kontext des Hörakustiker-Handwerks eingebettet. Eingegangen wird auf verschiedene Hörtests, Hörbeispiele zum Erfahrbarmachen von Gehörschädigungen und Maßnahmen zum Gehörschutz. Die Unterrichtseinheit erarbeitet Inhalte zum Thema Akustik in den Bereichen "Tonhöhe und Lautstärke", "Schallausbreitung", "Schallquellen und Schallempfänger" sowie "Lärm und Lärmschutz" . Sie entwickelt die prozessbezogenen Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung gezielt weiter. Vorkenntnisse zu den Grundlagen von Schwingungen und im Ansatz auch von Wellen sind für das Thema "Schall und Akustik" vorteilhaft, aber zur Einführung in die Grundlagen nicht zwingend notwendig. Des Weiteren bieten sich bei der Einheit mit dem Unterthema "Schallquellen" Überschneidungen mit dem Fach Musik an. In diesem Fall empfiehlt es sich, bei den jeweiligen Unterrichtssituationen zur Schallerzeugung auf Musikinstrumente wie zum Beispiel Gitarre oder Flöte zurückzugreifen. Bei der Thematisierung des Schallempfangs am Beispiel des menschlichen Gehörs kann ein Fächerübergriff zum Fach Biologie erfolgen. 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. Dabei kommen naturwissenschaftliche Methoden der Erkenntnisgewinnung wie das Entwickeln und Bearbeiten physikalischer Fragen und das experimentelle Arbeiten zum Zug. Im Bereich der Kommunikationskompetenz üben die Schülerinnen und Schüler das Erschließen und Aufbereiten von Informationen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Erzeugung und Wahrnehmung von Schall durch Schwingungen. erklären den Schalldruckpegel als Größe der Lautstärke und ordnen Beispielwerte zu. kennen die Grundgrößen einer Schallschwingung und ordnen die Tonhöhe und Lautstärke physikalisch ein. unterscheiden die Schallarten Klang, Ton, Geräusch und Knall. erklären qualitativ die Ausbreitung mechanischer Schallwellen (Transversal- oder Longitudinalwelle) mit den Eigenschaften des Ausbreitungsmediums. beschreiben Auswirkungen von Schall und Lärm auf das menschliche Gehör. Medienkompeten nutzen die App Phyphox auf ihrem Smartphone, um Schwingungen verschiedener Schallarten sichtbar zu machen. führen einen Online-Hörtest durch, um individuelle Frequenzbereiche zu ermitteln. entnehmen Informationen aus einem Video zum Thema "Schall und Hören" und verschriftlichen diese. nutzen vorgegebene Internetquellen für die Recherche weiterführender Informationen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten zielorientiert und kriteriengeleitet in Einzel-, Paar- und/oder Gruppenarbeit. kommunizieren ermittelte Ergebnisse adressatengerecht und verknüpfen dabei Alltags- und Fachsprache situationsgerecht.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klasse 11 vermittelt Grundlagenwissen über die Gewinnung und Verarbeitung von Eisen zu Stahl. Die Schülerinnen und Schüler analysieren Redoxreaktionen im Hochofen, beschreiben die Umwandlung von Roheisen zu Stahl und erörtern chemische Prozesse im Kontext von Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit. So werden sowohl Reaktionsprinzipien als auch stoffliche Eigenschaften praxisnah erarbeitet. Diese Unterrichtseinheit kann in den Rahmenlehrplan der Sekundarstufe II eingeordnet werden. Thematisch orientiert sie sich dabei an einem Werkstoff, der nicht nur in der Industrie, sondern auch im Alltag eine ganz entscheidende Rolle spielt: Stahl. Er lässt sich in jeglichen Branchen wiederfinden und ist als Werkstoff nicht wegzudenken. Im Fokus dieser Unterrichtseinheit steht die Gewinnung von Eisen sowie die Weiterverarbeitung zu Stahl. Dabei wird zunächst der Abbau von Metalle rzen im Detail betrachtet. Besonderes Augenmerk wird dann auf den Hochofenprozess und die dabei ablaufenden chemischen Reaktionen gelegt, wodurch die Schülerinnen und Schüler das Thema der Redoxgleichungen wiederholen und lernen es anzuwenden. Neben der Herstellung von Eisen wird auch die Umwandlung von Roheisen zu Stahl näher betrachtet, wobei hier vor allem das Linz-Donawitz-Verfahren eine wichtige Rolle spielt. Außerdem kann in einer fächerübergreifenden Aufgabenstellung die Stahlherstellung in Bezug auf Ressourcenschonung und Umweltfreundlichkeit zunächst in Gruppen und dann innerhalb der Klasse diskutiert werden. Dabei werden das kritische Hinterfragen und das Zusammenarbeiten in einer Gruppe sowie die Verteilung der Aufgaben geübt. In einigen Aufgabenstellungen dieser Unterrichtseinheit wird die eigene Recherchefähigkeit entwickelt und geschult. Abschließend beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Thema Stahl als Werkstoff. Hierbei wird vor allem auf die enorme Vielfältigkeit an Anwendungsgebieten sowie verschiedenen Legierungsmöglichkeiten hingewiesen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten einen groben Überblick über die Einteilung der Stähle nach ihrer chemischen Zusammensetzung und erkennen Zusammenhänge zwischen den Eigenschaften der Stahllegierungen und den zugesetzten Elementen. Stahl ist einer der am häufigsten verwendeten Werkstoffe der Welt . Er begegnet uns überall im Alltag, ob am Frühstückstisch, auf dem Weg zur Schule oder in der Freizeit am Computer. Doch nicht nur im Alltag besitzt er größte Relevanz, auch als Werkstoff für die Bauindustrie, in Werkzeugen oder Maschinen ist er nicht mehr wegzudenken. Daher ist diese Thematik von höchster Bedeutung für den schulischen Unterricht. Die Unterrichtseinheit ist ideal für den Chemie- und Geografieunterricht der Sekundarstufe II geeignet. Sie kann im Anschluss an das Themengebiet "Energie und chemische Reaktionen" als möglicher Kontext in Bezug auf die "Metallgewinnung" sowie einem "Nachhaltigen Umgang mit Stoffen und Energie" behandelt werden und bezieht sich dabei vor allem auf die Rahmenlehrpläne der Länder Berlin, Brandenburg und Nordrhein-Westfalen. Die Einheit bietet ebenso fächerübergreifende Aspekte und könnte teilweise als vertiefendes Modul im Fach Geografie für das Themengebiet "ökonomisch relevante Bodenschätze" beziehungsweise "Überblick über Arten und Verteilung von Bodenschätzen" eingesetzt werden. Außerdem kann diese Einheit in verringertem Umfang als ergänzendes und weiterführendes Material für die Sekundarstufe I während der Thematik "Metalle – Schätze der Erde" verwendet werden. Grundlegende chemische Kenntnisse werden für die Bearbeitung der Aufgaben vorausgesetzt. Die Aufstellung von Reaktionsgleichungen und insbesondere von Redoxgleichungen sollte zuvor mit den Schülerinnen und Schülern besprochen worden sein. Außerdem sollte die grundlegende Fähigkeit vorliegen, themenbezogen in verschiedenen Quellen zu recherchieren. Weiterhin sind keine Vorkenntnisse notwendig. In der ersten Doppelstunde wird zunächst über das Thema der Metalle rze gesprochen. Als zentraler Punkt bei der Stahlherstellung wird auch hier besonderes Augenmerk auf den Hochofenprozess gelegt. Wahlweise kann hier eine klimafreundlichere Alternative zum Hochofenprozess – die wasserstoffbasierte Stahlerzeugung – thematisiert und so auf die Wichtigkeit einer nachhaltigen Großindustrie eingegangen werden. Im Anschluss werden der Werkstoff Stahl und seine Eigenschaften näher betrachtet. Im Verlauf der Unterrichtseinheit kann zwischen darbietendem Unterricht und der aktiven Mitgestaltung durch Schülerinnen und Schüler immer wieder variiert werden, was eine abwechslungsreiche Unterrichtsgestaltung erlaubt. Die Einheit bietet vertiefendes chemisches Wissen in Anlehnung an den Alltag mit breit gefächerten, binnendifferenzierbaren Aufgabenstellungen in verschiedenen Schwierigkeitsstufen. Diese können je nach Wissensstand, Grund- oder Leistungskurs flexibel ausgetauscht oder ergänzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich detailliiertes Wissen über Metallerze und deren Abbau. erläutern die chemischen Vorgänge im Hochofen. kennen das Linz-Donawitz-Verfahren. können verschiedene Stähle grob einteilen und sie an Gerüsten in ihrer Umgebung kennenlernen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus einem Text entnehmen und wiedergeben. können in verschiedenen Quellen zu einem naturwissenschaftlichen Sachverhalt recherchieren und verbessern dabei auch die Fähigkeit zur reflektierten Recherche im Internet. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen kritisch zu hinterfragen. können ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anwenden. bewerten und diskutieren in einer Gruppe. Verwendete Literatur H.-D. Dobler, W. Doll, U. Fischer, W. Günter, M. Heinzler, E. Ignatowitz, R. Vetter (2003). Fachkunde Metall Haan-Gruiten: Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmey GmbH & Co. KG, S. 241 ff. D. Falk, P. Krause, G. Tiedt (2005). Tabellenbuch Metall , Westermann-Verlag.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klassen 8–9 vermittelt grundlegende Kenntnisse zu Metallen und Nichtmetallen. Die Schülerinnen und Schüler vergleichen Aufbau, Bindungstypen und Eigenschaften, um Ordnungsprinzipien von Stoffen zu verstehen. Durch Experimente zur elektrischen Leitfähigkeit und zu Reaktionen von Metallen erforschen sie deren Verhalten praktisch. Dabei werden Gefahrenquellen bewertet und das strukturierte Verfassen von Versuchsprotokollen geübt. Diese Unterrichtseinheit kann für den Unterricht in der Sekundarstufe I verwendet werden. Das Thema Metalle lässt sich nicht nur in allen Rahmenlehrplänen der Sekundarstufe I wiederfinden, auch in nahezu allen Bereichen unseres täglichen Lebens begegnen uns die verschiedensten Metalle. Sie sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Zu Beginn findet ein detaillierter Vergleich zwischen Metallen und Nichtmetallen statt, wobei besonderes Augenmerk auf die jeweiligen Eigenschaften sowie die verschiedenen Bindungstypen gelegt wird. Die Einheit bietet außerdem verschiedene Experimente in Bezug auf die Eigenschaften sowie den Nachweis von Metallen an, bei dem die Schülerinnen und Schüler selbst tätig werden dürfen. Hier spielen die Beurteilung von Gefahrenquellen eine wichtige Rolle und auch das strukturierte Schreiben eines Versuchsprotokolls kann hier entwickelt und geübt werden. Außerdem wird in vielen Aufgabenstellungen die Recherchefähigkeit der Schülerinnen und Schüler geschult. In den einzelnen Aufgabenstellungen wird ein Lebensweltbezug hergestellt, der den Schülerinnen und Schülern die Relevanz der Metalle aufzeigt. Gleichzeitig werden Parallelen zum Berufsleben des Gerüstbauers / der Gerüstbauerin gezogen. Das Thema Metalle und Nichtmetalle ist ein elementarer Bestandteil der täglichen Arbeit im Gerüstbauhandwerk und besitzt zudem höchste Relevanz im Unterricht, da der Umgang mit Metallen alltäglich ist. Die Unterrichtseinheit eignet sich ideal für den Chemie-Unterricht der Sekundarstufe I und bietet dabei grundlegendes chemisches Wissen in naher Anlehnung an den Alltag. Sie kann für die Inhaltsfelder "Metalle – Schätze der Erde", "Metalle" oder "Metalle und Metallgewinnung" genutzt werden (Vgl. Rahmenlehrplan Berlin, Mecklenburg-Vorpommern, NRW). Für die Bearbeitung der Aufgaben müssen lediglich die ersten chemischen Grundlagen der Mittelstufe bekannt sein. Weiterhin sind keine Vorkenntnisse notwendig. Für die Durchführung der Lernendenversuche sollten die Grundlagen für chemisches Arbeiten sowie die Einschätzung von Gefahrenquellen vorher besprochen werden. In der ersten Stunde wird zunächst auf die Unterschiede von Nichtmetallen und Metallen eingegangen, wobei auch die verschiedenen Bindungstypen verglichen werden. An dieser Stelle kann ergänzend zur Metallbindung eine erste veranschaulichende Praxisübung zum Metallgitter eingebaut werden. Im weiteren Unterrichtsverlauf werden die verschiedenen Eigenschaften der Metalle im Detail besprochen. Bei Bedarf kann hier eine zweite veranschaulichende Praxisübung in Bezug auf den metallischen Glanz durchgeführt werden. Abschließend wird der Nachweis von Metallen thematisiert. Hierfür kann der Versuch der Flammenfärbung in Paar- oder Gruppenarbeit durchgeführt werden. Dieser Versuch ist optimal dazu geeignet die Struktur eines Versuchsprotokolls zusammen mit den Schülerinnen und Schülern zu erarbeiten. Insbesondere kann hier der Fokus auf die Schulung der genauen Beobachtungsgabe sowie auf das detaillierte Beschreiben unter Verwendung verschiedener Adjektive gelegt werden. Diese Unterrichtseinheit berücksichtigt darüber hinaus die Anwendung von Künstlicher Intelligenz (KI) für den Unterricht. So kann ein Bildimpuls in dieser Unterrichtseinheit themenspezifisch mit dem Bildgenerator Dall.E 2 von OpenAi erstellt und für den Stundeneinstieg genutzt werden. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erhalten ein breites Wissen über Metalle, ihre Eigenschaften und ihre Verwendung. können durch Flammenfärbung verschiedene Metalle nachweisen und den zugrundeliegenden chemischen Prozess erklären. können aufgrund verschiedener Eigenschaften mögliche Verwendungszwecke von Metallen angeben. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler wählen Informationen unter Nutzung von Informationsquellen gezielt und kritisch aus und verknüpfen diese mit dem erworbenen Wissen. können Informationen aus einem Text entnehmen und wiedergeben. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen, mit naturwissenschaftlichem Wissen umzugehen. können ihr Wissen auf fächerübergreifende Fragestellungen anwenden.

In der Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 7 entdecken die Schülerinnen und Schüler die Bedeutung der Reibung für Bewegung und Sicherheit im Straßenverkehr. Anhand anschaulicher Versuche zu Haft-, Gleit- und Rollreibung erforschen sie, wie Kräfte auf Reifen und Bremsen wirken und wie sich Reibung gezielt beeinflussen lässt. So werden physikalische Konzepte wie Kraft, Druck und Kraftersparnis praxisnah vermittelt und angewendet. Die Unterrichtseinheit führt entsprechend des Rahmenlehrplans der Sekundarstufe I für das Fach Physik den Reibungsbegriff ein. Die Unterrichtseinheit setzt einen experimentellen Schwerpunkt und erarbeitet verschiedene Anwendungsbezüge des Fachthemas im Kontext des Kraftfahrzeuges (Kfz) . Konkret werden fachlich die Haft-, Gleit- und Rollreibung eingeführt. Diese Fachkenntnisse werden auf die Bereiche " Bremssysteme " und "Reifen" am Kraftfahrzeug angewendet und dabei zwischen erwünschter und unerwünschter Reibung unterschieden. Die physikalischen Inhalte werden jeweils durch visuelle Impulse, welche den jeweiligen Kfz-Bezug beinhalten, eingeführt und die Schülerinnen und Schüler werden ermuntert, physikalische Fragestellungen zu formulieren. Anschließend werden alle Inhalte zunächst experimentell untersucht und anhand derer wesentliche Fachkenntnisse erworben und formuliert. Der experimentellen Methode als besondere physikalische beziehungsweise naturwissenschaftliche Strategie kommt somit eine grundlegende Bedeutung in dieser Unterrichtseinheit zu. Eingebettet wird die Kenntnisgewinnung dann in den Kontext "Kraftfahrzeug". Dabei werden Kontexte aufgegriffen, die an Alltagserfahrungen der Lernenden anknüpfen (zum Beispiel Notweg bei steilen Bergstraßen, Reifenprofile am Auto, Aquaplaning et cetera). Durch diese gezielte Auswahl an Anwendungsbeispielen im Themenfeld Kfz erwerben die Schülerinnen und Schüler Grundlagen und Fachkenntnisse, um das Verstehen und Beherrschen physikalisch-technischer Systeme und Geräte aus der persönlichen Erfahrungswelt zu ermöglichen. Die Lernenden erhalten dabei die Möglichkeit, ihre Kenntnisse und Fähigkeiten im Zusammenhang mit dem Themenfeld allein und in Zusammenarbeit mit anderen zu entwickeln, anzuwenden und im Plenum zu diskutieren. Die Unterrichtseinheit thematisiert die zum Beispiel im Rahmenlehrplan des Landes Berlin für die Jahrgangsstufen 9/10 geforderten Inhalte zum Reibungsbegriff im Bereich "Kraft und Beschleunigung" und entwickelt die prozessbezogenen Kompetenzen im Bereich der Erkenntnisgewinnung gezielt weiter. Der Kontext Kraftfahrzeug (Kfz) ist den Schülerinnen und Schülern aus persönlichen Alltagserfahrungen bekannt und kann auch im späteren beruflichen Kontext eine Rolle spielen, so beispielsweise in handwerklichen Berufen im Bereich des Kfz oder auch in Ingenieurs-Berufen. Um den Reibungsbegriff fachlich fundiert einführen zu können, sind Vorkenntnisse zu "Kräften" notwendig, die im Rahmen des Reibungsbegriffs noch einmal aufgegriffen und vertieft werden können. Des Weiteren bietet die Unterrichtseinheit Anknüpfungspunkte an die Bereiche "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. Dabei wird auf naturwissenschaftliche Methoden der Erkenntnisgewinnung wie das Entwickeln und Bearbeiten physikalischer Fragen und das experimentelle Arbeiten ein besonderer Fokus gesetzt. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Reibungskräfte, die die Bewegung zweier sich berührender Körper, die sich unterschiedlich schnell bewegen, hemmen. erläutern den Einfluss von Reibungskräften. wenden ihre physikalischen Kenntnisse zu Reibungskräften auf Gegebenheiten im alltäglichen Leben an. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können Informationen aus einem Text aufgabengeleitet entnehmen und wiedergeben. 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.