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Schulart
Mittelschule
Jahrgangsstufe
9
Altersstufe
Sekundarstufe I
Fach
Natur und Technik
Fachgruppe
MINT
Zeitdauer
1 UE Wenn die Schüler selbst einen Animationsfilm in Legetechnik erstellen,
müssen mind. 3 weitere UE veranschlagt werden.
Hardware
PC/Laptop Smartphone Tablet
Software
ByCS-Lernplattform
Individuum
Möglichkeit der Selbststeuerung von Lernort, -Tempo und -Zeitpunkt Individuelle Lernwege und / oder abgestufte Unterstützung bei der Bearbeitung von Aufgaben
Weg und Ziel
Aufgabenstellung, die kreative Lösungswege ermöglicht Erstellen eines digitalen Artefakts Digitale Medien zur Dokumentation / Bearbeitung
Mittelschule | Natur und Technik R9 | 4.2 Kernenergie
  • Kompetenzerwartungen
    • beschreiben die Kernspaltung von Uran‑235, auch unter energetischen Gesichtspunkten, mit einem Atomkernmodell und erklären die Bedingungen für die Entstehung einer Kettenreaktion.
    • wägen Nutzen und Risiken der Energieumwandlung durch Kernspaltung ab, um eine eigene Position durch sachliche Argumente zu stützen.
  • Inhalte zu den Kompetenzen
    • Kernspaltung von Uran‑235; Otto Hahn, Lise Meitner, Fritz Strassmann
    • Kettenreaktion: Modellversuch (z. B. Mausefallenversuch, Streichholzversuch), ungesteuerte Kettenreaktion (z. B. Atombombe), gesteuerte Kettenreaktion (z. B. Energieumwandlung im Kernkraftwerk)
    • Risiken der Kernenergie (z. B. atomare Unfälle, u. a. in Tschernobyl, Fukushima), Transport von Atommüll, Endlagersuche
Mittelschule | Natur und Technik R9 | 1 Naturwissenschaftliches Arbeiten
  • Kompetenzerwartungen
    • recherchieren in unterschiedlichen Quellen zu einem naturwissenschaftlichen Thema.
    • beschreiben komplexe Sachverhalte unter Verwendung der Fachsprache.
    • nutzen Fachwissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien.
    • zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen naturwissenschaftlichen Handelns auf.
  • Inhalte zu den Kompetenzen
    • Errungenschaften der Naturwissenschaften und die Bewertung ihrer Auswirkung auf Mensch und Umwelt, Nachhaltigkeit (z. B. Kernenergie, Gentechnik)
13 Technische Bildung
1.1 Medienangebote und Informatiksysteme (Hardware-, Software und/oder Netzwerkkomponenten) sach- und zielorientiert handhaben
2.1 Aufgabenstellungen klären, Informationsbedarfe ableiten und Suchstrategien entwickeln
2.2 Mediale Informationsquellen begründet auswählen und gezielt Inhalte entnehmen
3.2 Analoge und digitale Werkzeuge zur effektiven Gestaltung kollaborativer als auch individueller Lernprozesse verwenden und Resultate mit anderen teilen
4.2 Medienprodukte unter Berücksichtigung formaler und ästhetischer Gestaltungskriterien und Wirkungsabsichten erstellen
4.3 Arbeitsergebnisse unter Einsatz adäquater Präsentationstechniken und medialer Werkzeuge sach- und adressatenbezogen darbieten

Kernspaltung

Die Schülerinnen und Schüler befassen sich durch Internetrecherche zunächst mit der gewaltigen Energie einer Atombombe. Anschließend setzen sie sich mit Hilfe von (Hör-)Texten, Lernvideos und interaktiven Aufgaben mit der Entdeckung der Kernspaltung und der ungesteuerten und gesteuerten Kettenreaktion (Atombombe und Kernkraftwerk) auseinander. Am Ende bereiten sie sich auf eine Diskussionsrunde zu Nutzen und Risiken der Kernkraft vor und beschließen die Lernaufgabe mit einem Abschlusstest.

Screenshot aus dem Kurs: Überblick CC BY-NC-SA 4.0 ISB AK Unterrichtssequenzen für NT
Screenshot aus dem Kurs: Ausschnitt Erklärvideo CC BY-NC-SA 4.0 ISB AK Unterrichtssequenzen für NT
Screenshot aus dem Kurs: Meinungsbild Atomkraft (Forum) CC BY-NC-SA 4.0 ISB AK Unterrichtssequenzen für NT
Screenshot aus dem Kurs: Abschlusstest CC BY-NC-SA 4.0 ISB AK Unterrichtssequenzen für NT

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Kernspaltung von Uran-235 und erklären, wie eine gesteuerte sowie eine ungesteuerte Kettenreaktion entsteht und abläuft. Sie sind in der Lage, Nutzen und Risiken der Energieumwandlung durch Kernspaltung abzuwägen und dazu eine begründete Stellungnahme zu formulieren. Die Schülerinnen und Schüler lernen die wichtigsten Forscherinnen und Forscher sowie die zentralen Fakten zur Entdeckung der Kernspaltung kennen. Außerdem besteht die Möglichkeit, einen eigenen Film unter Anwendung der Legetechnik zu erstellen. Exemplarisch werden sie befähigt, anhand eines Beispiels darzustellen, welche Auswirkungen die Macht der Atombombe auf den Menschen und die Umwelt hat.

In der ersten Unterrichtseinheit „1 Gewaltige Kraft“ recherchieren die Schülerinnen und Schüler mit Hilfe vorgegebener Suchbegriffe zum Thema Atombombentest und erfahren, dass bei der Explosion einer kleinen Masse eine sehr große Energie freigesetzt wird.


Nach dem Unterrichtseinstieg steht in der zweiten Unterrichtseinheit „2 Geschichte“ die Historie im Fokus. Wer hat eigentlich die Kernspaltung entdeckt? Zeitbedarf bis jetzt: 45 bis 60 Minuten.


Gestützt durch Animationen, Erklärvideos und einem Arbeitsblatt lernen die Teilnehmer des Kurses in der Unterrichtseinheit „3 Ungesteuerte Kettenreaktion“ den Ablauf der unkontrollierten Kernspaltung auf atomarer Ebene kennen: Zeitbedarf 60 bis 90 Minuten.

Zur Festigung des neu erworbenen Wissens kann die Erstellung eines eigenen Erklärvideos erfolgen. Zusätzlicher Zeitbedarf: Mindestens 3 Unterrichtsstunden, sollte es das erste selbsterstellte Erklärvideo sein, dann bis zu 6 Unterrichtsstunden.

In der letzten Unterrichtseinheit „4 Gesteuerte Kettenreaktion“ wird die friedliche Nutzung der Kernenergie erklärt. Anschließend wird zu einer Diskussionsrunde angeregt um Nutzen und Risiken der Kernkraft abwägen zu können: 45 bis 90 Minuten Zeitbedarf, je nach Diskussionsbedarf.

Zur Überprüfung des erlernten Wissens können die Schülerinnen und Schüler, am besten in Einzelarbeit, einen Abschlusstest absolvieren.

Die Struktur des Kurses ähnelt einem interaktiven Buch. Insgesamt ist das Thema auf vier Reiter (Seiten) aufgeteilt und kann chronologisch bearbeitet werden. Am Ende steht der Abschlusstest. Die meisten Teilnehmer können den Kurs alleine und ohne Hilfe bewältigen. Ein Jour fixe nach jeder Unterrichtseinheit ist jedoch ratsam.

Alle Animationen und Videos sind selbst erstellt und im Kurs eingebettet, also nicht verlinkt.

Das Arbeitsblatt ist so gestaltet, dass es digital am Tablet verwendet oder auch ausgedruckt werden kann.

Statt als Selbstlernkurs eignet sich der Kurs auch zur lehrerzentrierten unterrichtlichen Umsetzung.

Die DigLA ist so gestaltet, dass sie von den Schülerinnen und Schülern eigenständig durchlaufen werden kann.

Eine mögliche Umsetzung ist der Einsatz des Kurses als Ergänzung zu den einzelnen Unterrichtsinhalten dieser Sequenz. Hier liegt es im Ermessen der Lehrkraft, in welcher Form der Kurs parallel zum Unterricht eingebunden wird.

Denkbar ist auch die Bearbeitung des ganzen Kurses als Einstieg zu Beginn der Sequenz Kernenergie. Hier setzen sich die Schülerinnen und Schüler bereits mit Fachbegriffen und Fachinhalten auseinander, die dann in Folge im Unterricht wieder aufgegriffen werden.

Schließlich bietet es sich auch an, diese DigLA zum Abschluss als Übung, Festigung und Wiederholung von den Schülerinnen und Schülern bearbeiten zu lassen.

Weitere Aufgaben aus dem Zielbereich

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Elektromagnetismus

In diesem Selbstlernkurs beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der Erarbeitung der Lehrplaninhalte zum Thema „Magnetismus“ und „Elektromagnetismus“ im Fach Natur und Technik in der 8. Jahrgangsstufe der Mittelschule.

The Secret Hut: An Escape Game

In Form eines „escape game“ erweitern die Lernenden auf spielerische Weise ihre interkulturellen Kenntnisse über die Kolonialisierung Nordamerikas und Thanksgiving, trainieren ihr Hörverstehen und wiederholen Wortschatz und Grammatik.

Verzweigungen mit Python

In dieser Digitalen Lernaufgabe (DigLA) üben und vertiefen die Schülerinnen und Schüler Modellierung und Programmierung von Verzweigungen in der Programmiersprache Python anhand verschiedener Beispiele.

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