Versuche und Experi­mente

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.

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.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klassen 12–13 vermittelt Grundwissen über Biokraftstoffe und deren Bedeutung für eine nachhaltige Energieversorgung. Schritt für Schritt werden verschiedene Herstellungsverfahren und chemische Prozesse analysiert. Ein Experiment zur Gewinnung von Pflanzenöl verdeutlicht die Energieumwandlung praktisch. Abschließend reflektieren die Schülerinnen und Schüler kritisch die CO2-Bilanz und die ökologische Bedeutung alternativer Kraftstoffe. Diese Unterrichtseinheit kann in den Rahmenlehrplan der Sekundarstufe II eingeordnet werden. Sie ist dabei realitätsnah gestaltet und bietet außerdem höchste Aktualität, denn sie orientiert sich thematisch an den umweltpolitisch gegenwärtig stark diskutierten Themen der Nachhaltigkeit und des Klimaschutzes. Im Detail wird hier auf verschiedene alternative Biokraftstoffe eingegangen. Besonderes Augenmerk wird dabei auf die verschiedenen Herstellungsverfahren gelegt. In Bezug auf die chemische Praxis kann ein Pflanzenöl in einem Lehrkraftexperiment in kleinem Maßstab hergestellt und der Prozess dabei veranschaulicht werden. Die CO 2 -Bilanz wird ausführlich thematisiert und es werden die klassischen mit den alternativen Kraftstoffen verglichen. Zuletzt werden die Schülerinnen und Schüler in einer weiterführenden, fächerübergreifenden Aufgabenstellung auf die Schwierigkeiten beim Thema Klimaschutz aufmerksam gemacht und hinsichtlich des eigenen Effekts auf die Umwelt sensibilisiert, indem sie ihren eigenen CO 2 -Fußabdruck ermitteln und bewerten. In vielen Aufgabenstellungen wird die eigene Recherchefähigkeit entwickelt und verbessert, aber auch die Fähigkeit zur reflektierten Recherche im Internet geschult. Die Reduktion von Treibhausgas‑Emissionen durch erneuerbare Energien und damit verbunden die Ressourcenschonung und der Klimaschutz stehen aktuell im Fokus der deutschen Gesellschaft. Noch heute ist der Straßenverkehr zu einem großen Anteil für den Ausstoß des Treibhausgases Kohlenstoffdioxid verantwortlich. Biokraftstoffe sind eine wichtige Möglichkeit, zum Klimaschutz beizutragen und so Treibhausgase einzusparen. Die Schülerinnen und Schüler sollten unbedingt für diese Thematik sensibilisiert und auf die Ziele des Bundes-Klimaschutzgesetzes aufmerksam gemacht werden. Die Unterrichtseinheit ist ideal für den Chemieunterricht der Sekundarstufe II geeignet. Sie kann für den Kontext "Energie und chemische Reaktionen" als Exkurs genutzt werden und im Zusammenhang mit der Bedeutung der angewandten Chemie für die Sicherung der Energieversorgung thematisiert werden. Ebenso ist sie als Grundlage des möglichen Kontextes "Nachhaltiger Umgang mit Stoffen und Energie" für das Themengebiet "Chemische Gleichgewichte in Natur und Technik" interessant (vgl. Rahmenlehrplan Berlin, Brandenburg, NRW). Darüber hinaus kann die Einheit teilweise fächerübergreifend im Fach Biologie oder Erdkunde als Grundlage einer methodischen Diskussion zum Thema Nachhaltigkeit eingesetzt werden. Das Themengebiet Kohlenwasserstoffe sollten die Schülerinnen und Schüler bereits beherrschen. Außerdem sollte für die Bearbeitung der Aufgaben ein gewisses chemisches Basiswissen vorhanden sein sowie die grundlegende Fähigkeit vorliegen, themenbezogen in verschiedenen Quellen zu recherchieren. Weiterhin sind keine Vorkenntnisse notwendig. In der ersten Stunde wird zunächst auf die Unterschiede klassischer und alternativer Kraftstoffe eingegangen, wobei besonders das Ziel der deutschen Bundesregierung fokussiert wird, mit Hilfe des Bundes‑Klimaschutzgesetzes bis 2045 einen Ausstoß von Treibhausgasen von nahezu Null zu erreichen. An dieser Stelle kann der Treibhauseffekt thematisiert oder wiederholt und diskutiert werden. Im weiteren Unterrichtsverlauf werden die verschiedenen Herstellungsverfahren sowie ihre jeweiligen Vor‑ und Nachteile thematisiert. Wahlweise und je nach Laborausstattung kann hier ein Versuch zur Gewinnung von Pflanzenöl aus Sonnenblumenkernen oder Bioethanol aus Traubensaft als Einzelversuch oder in Gruppenarbeit durchgeführt werden. Abschließend wird die CO 2 ‑Bilanz der jeweiligen Kraftstoffe diskutiert und mit den klassischen Kraftstoffen verglichen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich ein detailliertes Wissen über die verschiedenen alternativen Kraftstoffe und deren Herstellung. lernen die Bedeutung von Nachhaltigkeit im Zusammenhang mit der CO 2 -Bilanz kennen. erweitern ihr Wissen über Treibhausgase und deren Folgen für die Umwelt. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren die fächerübergreifende Recherche. wählen Informationen unter Nutzung von Informationsquellen gezielt und kritisch aus und verknüpfen diese mit dem erworbenen Wissen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler lernen kritisch zu hinterfragen und überzeugend zu diskutieren. üben naturwissenschaftliche Sachverhalte zu prüfen und zu bewerten. lernen mit naturwissenschaftlichem Wissen umzugehen. verbessern ihre Selbstlernkompetenz.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Chemie der Klasse 10 vermittelt zentrale Kenntnisse zu Lösungen, Löslichkeit und Struktur-Eigenschafts-Beziehungen. Die Schülerinnen und Schüler lernen die chemische Struktur und Wirkung von Haarwaschmittel kennen, analysieren deren reinigungswirkung und stellen ein eigenes Haarshampoo her. Dabei wird das Konzept der Wasserstoffbrückenbindungen anschaulich vermittelt und handlungsorientiert erfahrbar. Diese Unterrichtseinheit kann in den Rahmenlehrplan der Sekundarstufe I eingeordnet werden. Thematisch orientiert sie sich dabei an einem sehr alltagsbezogenen Thema, das aus keinem Haushalt wegzudenken ist: den Tensiden. Besonderes Augenmerk wird auf die chemische Struktur und die damit verbundenen Eigenschaften gelegt, wodurch die Schülerinnen und Schüler die Anwendung des Struktur-Eigenschafts-Konzepts kennenlernen. Die Herabsetzung der Oberflächenspannung durch waschaktive Substanzen wird dabei ebenfalls im Detail untersucht. In Bezug auf die chemische Praxis wird ein Haarshampoo selbst hergestellt. Vor allem spielen hier die Zusammensetzung und die Haltbarkeit eines Shampoos eine wichtige Rolle. Bei Bedarf kann an dieser Stelle auch die Parallele zur Seifenlösung gezogen werden und ein Vergleich der Eigenschaften hinsichtlich der Vor- und Nachteile stattfinden. Zuletzt wird in einer weiterführenden, fächerübergreifenden Aufgabenstellung die Vermarktung eines solchen eigenen Shampoos bearbeitet und innerhalb der Klasse diskutiert. Dabei wird auf die Grundlagen des Marketings eingegangen und das Zusammenarbeiten in einer Gruppe sowie die Verteilung der Aufgaben geübt. In einigen Aufgabenstellungen wird die eigene Recherchefähigkeit entwickelt und verbessert, aber auch die Fähigkeit zur reflektierten Recherche im Internet geschult. Das Thema Tenside ist vor allem daher relevant, da sie neben der Nutzung in der Kosmetikindustrie ein breit gefächertes Anwendungsspektrum aufweisen und aus dem Alltag eines jeden Menschen nicht mehr wegzudenken sind. Diese Thematik sollte in den Schulunterricht eingebunden werden, um einen Alltagsbezug herzustellen und somit das Interesse der Schülerinnen und Schüler zu wecken. Die Unterrichtseinheit ist ideal für den Chemie-Unterricht der Sekundarstufe I geeignet. Sie kann im Anschluss an das Themengebiet "Ester – Vielfalt der Produkte aus Alkoholen und Säuren" 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 Exkurs im Fach Wirtschaft eingesetzt werden. Das Themengebiet Säuren und Laugen sollten die Schülerinnen und Schüler zuvor bereits kennengelernt haben. Außerdem sollte für die Bearbeitung der Aufgaben ein gewisses chemisches Basiswissen vorhanden sein sowie 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 Tenside gesprochen. Wahlweise kann hier mittels einer kleinen Experimentier-Einheit die Grenzflächenspannung im Detail besprochen und diese dabei veranschaulicht werden. Im weiteren Verlauf wird auf die Herstellung von Shampoos näher eingegangen und in Paararbeit ein eigenes Shampoo hergestellt. Im Anschluss kann dann – in einem fächerübergreifenden Exkurs – auf die Vermarktung eines eigenen Shampoos eingegangen und so die Grundlagen für das Marketing besprochen werden. Die Unterrichtseinheit besitzt ausreichend Möglichkeiten, zwischen darbietendem Unterricht und der aktiven Mitgestaltung durch Schülerinnen und Schüler zu variieren. Sie bietet grundlegendes chemisches Wissen in naher Anlehnung an den Alltag. Mögliche Differenzierung: Mit den Arbeitsaufträgen kann flexibel umgegangen werden. Der Exkurs bezüglich der Vermarktung eines eigenen Shampoos kann unterschiedlich intensiv behandelt werden. Eine schriftliche Ausarbeitung mit anschließendem Gruppenvortrag ist ebenso möglich wie eine Darstellung erster Ideen in einer Mindmap. Ergänzendes Arbeitsblatt Zur weiteren Vertiefung mit der Unterrichtseinheit steht das Arbeitsblatt " Unternehmerisches Handeln: Entwickeln eines Shampoo-Etiketts " zum Download bereit. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich ein detailliertes Wissen über Tenside und ihre Waschwirkung. lernen die Herstellung eines Shampoos in der Praxis kennen. lernen das Struktur-Eigenschafts-Konzept kennen und schließen von der Struktur auf die Eigenschaften der Stoffe. 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 können kritisch hinterfragen. können kooperativ wie autonom arbeiten.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klasse 10 thematisiert die Umwandlung elektrischer Energie in Bewegung. Schrittweise entdecken die Schülerinnen und Schüler den Zusammenhang zwischen Magnetismus, Elektromagnetismus und Motorfunktion. Durch Experimente und anschauliche Aufgaben erforschen sie, wie elektrische Energie genutzt wird, um Bewegung zu erzeugen, und erkennen die Bedeutung des Elektromotors für technische Entwicklungen. Die Unterrichtseinheit "Ohne Motor läuft nichts: Motortyp Elektromotor" führt die Schülerinnen und Schüler mittels drei aufeinander aufbauender Arbeitsblätter in das Themenfeld Elektromotoren ein. Zum Einstieg werden die Schülerinnen und Schüler in der ersten konzipierten Stunde mit dem Thema Magnetismus in ihrer Lebenswelt abgeholt. Dabei arbeiten sie sowohl einzeln als auch in Zweier-Konstellationen sowie in Kleingruppen. Es bleibt demnach viel Raum zum Durchführen eigener Versuche und zum Herleiten eigener Erkenntnisse. Das Thema Magnetismus wird anschließend vertieft und leitet in der zweiten Stunde zum Elektromagnetismus über. Hier findet unter anderem auch eine intensive Einbindung der Frage statt: Welche Bedeutung haben Elektromotoren in unserem und für unseren Alltag? Beide Stunden aktivieren die Schülerinnen und Schüler durch mehrere Versuche und nehmen so eventuelle Berührungsängste mit dem Thema Elektrik. Die dritte konzipierte Stunde schließlich eignet sich vor allem für Schülerinnen und Schüler, die bereits ein vertieftes Interesse an der Materie zeigen oder sich durch besondere Vorkenntnisse auszeichnen. Hier wird eine spezielle Art von Elektromotoren, nämlich der Drehfeld-Elektromotor, vertieft. Auch ist hier das verwendete Vokabular bereits deutlich spezialisierter. Um sich dem für Schülerinnen und Schüler doch recht komplexen Thema Elektromotor langsam anzunähern, beginnt die Unterrichtseinheit mit dem Thema Magnetismus. Dieses ist den Schülerinnen und Schülern aus der eigenen Lebenswelt bekannt und mit dem vorhandenen Wissenshorizont gut erfassbar. Weiterhin liefert es Möglichkeiten für anschauliche Experimente. So werden mittels eines Versuchs Magnetfeldlinien sichtbar gemacht – ein leicht durchzuführendes Experiment, das sehr gut visualisiert und an das sich weiterführende Versuche anschließen lassen. Es erfolgt im Anschluss der Transfer vom Permanent- zum Elektromagneten. Dies geschieht mit einem weiteren Experiment, das dazu geeignet ist, eventuelle Berührungsängste mit dem Thema Elektrizität abzubauen. Als Arbeitsformen schlägt die Unterrichtseinheit sowohl Paar- als auch Kleingruppenarbeit vor. Die Lehrkraft übernimmt Einleitung, Abschluss und eventuell eine Hinführung zur Thematik, nimmt sich dann aber weitestgehend zurück. In einem nächsten Schritt wird anschließend der Elektromotor – eine Kombination aus Permanent- und Elektromagneten – beschrieben. Für den Einstieg werden die Lernenden erneut in ihrer eigenen Lebenswelt abgeholt, indem sie benennen, an welchen Stellen sich in einem Kraftfahrzeug Elektromotoren befinden. Anschließend erfolgt die Einbindung eines Films. Die Schülerinnen und Schüler erhalten dann die Aufgabe, wesentliche Informationen aus dem Film herauszuarbeiten. Hier wird von ihnen ein Transfer vom Magnetismus hin zum Elektromagnetismus verlangt. Arbeitsblatt 3 schlägt thematisch einen Bogen hin zu einem speziellen Typus von Elektromotoren, nämlich dem Drehfeld-Elektromotor. Es richtet sich damit gezielt an Schülerinnen und Schüler, die entweder bereits über Vorkenntnisse verfügen, oder die sich durch eine besonders hohe Auffassungsgabe hervortun. Es ist somit für eine mögliche Differenzierung bestens geeignet. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler festigen die Kenntnisse der Grundgesetze des Magnetismus. lernen Aufbau und Funktionsweise eines Elektromotors kennen. vertiefen ihre Kenntnisse über Elektromotoren anhand der detaillierten Beschäftigung mit dem Drehfeld-Elektromotor. erleben die wichtige Rolle von Sorgfalt, Präzision und Beobachtungsgabe bei der Durchführung von Versuchen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren die Recherche in und mit Online-Medien. üben sich darin, relevante Informationen aus Medien herauszufiltern und zu verwerten. leiten aus Medienquellen Informationen ab und kombinieren sie mit bereits vorhandenem Wissen zu Wissenstransfers. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler trainieren das Arbeiten in Zweierteams beziehungsweise in Gruppenkonstellationen. erfahren, wie man sich im Team komplexen Aufgabenstellungen nähern kann.

Die Unterrichtseinheit für das Fach Physik der Klassen 8–10 ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, eigenständig einen per Fernbedienung steuerbaren LED-Stripe zu bauen und zu installieren. Dabei wenden sie ihre Kenntnisse der Elektronik praxisnah an, lernen die Merkmale, Funktionsweisen und vielfältigen Einsatzmöglichkeiten intelligenter Gebäudetechnik kennen und vertiefen so ihr Verständnis für die praktische Anwendung und die Relevanz smarter Technologien im Alltag. Die Schülerinnen und Schüler bauen und installieren mithilfe dieser Unterrichtseinheit selbst einen per Fernbedienung steuerbaren LED-Stripe. Durch eigenes Tun lernen sie so die Kennzeichen und Merkmale intelligenter Gebäudetechnik und deren Einsatzmöglichkeiten kennen. Die Unterrichtseinheit "Ein smartes Elektronik-Gadget bauen" ist Teil des Dossiers "An den Schaltstellen der Zukunft". Sie bietet neben dem detaillierten Unterrichtsablauf und dem methodisch-didaktischen Kommentar auch die Unterrichtsmaterialien zum Download. Diese bestehen aus Informations- und Arbeitsblättern mit Lösungsblättern, aus Bauanleitungen und einem Spiel. Zusätzlich geben Link- und Literaturempfehlungen Anregungen für eine weiterführende Beschäftigung. Sie können von Lehrerinnen und Lehrern auch als Recherche- und Vorbereitungsmaterial genutzt werden.