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Aus dem All ins Klassenzimmer – Erdbeobachtung und Weltraummissionen curriculumsnah eingesetzt

Der Blick von oben auf die Erde fasziniert uns seit jeher. Satellitenbilder ermöglichen es uns, die Erforschung von räumlichen Mustern aus der Größenordnung des für das menschliche Auge Überschaubaren herauszuheben und auf das Globale und Unsichtbare auszuweiten. Diese bieten sich hervorragend dazu an, Themen des Curriculums bspw. der Fächer Physik und Erdkunde miteinander zu verknüpfen und auf eine interaktive Weise anschaulich zu vermitteln. Hierzu gehören die physikalischen Hintergründe wie Reflexion und Absorption oder das elektromagnetische Spektrum, aber eben auch die geographischen Anwendungsgebiete wie Hochwasserhilfe, Braunkohletagebau und Atmosphärische Zirkulation. Selbst in die Rolle eines Satellitenbauers können Schüler*innen beim Deutschen CanSat-Wettbewerb schlüpfen. Dabei erleben sie beim Bau eines eigenen Minisatelliten alle Phasen einer echten Raumfahrtmission: Planung der Mission, Konstruktion des Satelliten, Test der einzelnen Komponenten und des Gesamtsystems, Durchführung der Mission, Aufbereitung und Auswertung der Daten, Kommunikation der Ergebnisse. Der Workshop zeigt die vielfältigen Möglichkeiten Schüler*innen mit Themen der Raumfahrt für Naturwissenschaften und Technik zu begeistern. Je nach Länge des Workshops erhalten die Lehrkräfte selbst einen Einblick in die Programmierung mit Arduino.

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Interaktiver MINT-Unterricht mit Satellitenbildern und ISS-Videos

Der Blick von oben auf die Erde fasziniert uns seit jeher. In den letzten Jahren liefert eine Vielzahl von Sensoren räumlich und zeitlich sehr hoch aufgelöste Bilder, die im Alltag überall zu finden sind – wie im Wetterbericht, in den Nachrichten oder beim Surfen im Internet. Dabei bieten sich die Produkte von Fernerkundungssensoren hervorragend dazu an, Themen des Curriculums der MINT-Fächer miteinander zu verknüpfen und auf eine interaktive Weise anschaulich zu vermitteln. Der Workshop setzt sich zum Ziel, in die Grundlagen der Fernerkundung einzuführen und verschiedene Webportale zur Fernerkundung im Schulunterricht vorzustellen. Es werden interaktive Unterrichtseinheiten und Apps in der Schnittstelle zwischen Fernerkundung, Geographie und Physik gezeigt.

Für die Fortbildung werden keine speziellen Computerkenntnisse benötigt. Laptops können auf Anfrage gestellt werden.

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Einsatz von Augmented-Reality-Apps im Physik-Unterricht

Wie wird elektromagnetische Strahlung zur Gravitationsmessung verwendet? Was hat das mit Höhenmodellen zu tun? Und wie lässt sich das spannend unterrichten?

Zwei grundlegend verschiedene Arten elektronischer Entfernungsmessung werden vorgestellt und mit einem digitalen Experiment in einer Augmented Reality App zu den Themen „Gravitation im Erde-Mond-System“ sowie “Satellitensysteme” verdeutlicht.

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Reise zu einem neuen Planeten – Scratch im Weltraum

In diesem Projekt lernen die Schüler*innen mit der bildlich gestalteten Programmiersprache „Scratch“ erste Schritte im Bereich der Programmierung kennen. Verknüpft mit der Thematik Weltraum ist ein mehrstündiges Konzept entstanden, bei dem die Schüler*innen neben der Programmierung auch spannende Inhalte über unser Sonnensystem und vor allem über dessen Grenzen hinaus kennen lernen.

Die Lehrkraftfortbildung dient dazu das entstandene Konzept vorzustellen und zu präsentieren, aber auch die Programmiersprache Scratch näher kennen zu lernen. Die Programmiersprache ist sehr leicht aufgebaut, schnell zu lernen und daher geeignet für den Einsatz in JG 5 und 6.

Das Konzept kann im Physikunterricht im Zusammenhang mit Weltraumfragestellungen eingesetzt werden oder im neuen Fach Informatik (das ja ggf. auch von Physiklehrkräften nach Fortbildungen unterrichtet wird).

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Vom Klassenzimmer zur ISS – Programmieren mit Mikrocontrollern (Calliope mini und Raspberry Pi) auf der Erde und im All

Der Workshop gibt einen Überblick über die Anwendungsmöglichkeiten des Calliope mini im Schulunterricht und einen Einblick in die Programmierung. Es soll gezeigt werden wie man mit dem Simulator des MakeCode Editors eigene Codes erstellen kann. Durch die graphische und objektorientierte Programmierung ist diese Programmiersprache auch später für Schüler*innen schnell und leicht anwendbar. Die Lehrkraftfortbildung stellt auch konkrete Unterrichtskonzepte und Arbeitsblätter für den Calliope mini vor, die den Schüler*innen einen einfachen Zugang zu Technik & Programmierung erlauben. Darüber hinaus wird im Rahmen des Workshops das deutsche Bildungsbüro der ESA (ESERO Germany) einen kurzen Einblick in die verschiedenen ESERO Unterrichtsmaterialien geben und insbesondere auf die Schüler*innenwettbewerbe mit Calliope mini und für Fortgeschrittene mit Raspberry Pi auf der Internationalen Raumstation (ISS) eingehen.

Die vorgestellten Unterrichtseinheiten können im Physikunterricht im Zusammenhang mit Weltraumfragestellungen eingesetzt werden oder in den Fächern Erdkunde und Informatik.

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Ursula die Weltraumschnecke – Programmierung von LEGO WeDo-Robotern

„Die kleine Schnecke Ursula war von den unerforschten Weiten des Weltraums fasziniert. Sie hatte alle Bücher zum Thema gelesen, die ihr unter ihre kleinen Fühler gekommen waren und war dann Tag für Tag in die Menschen-Uni gekrochen, um Astrophysik zu studieren. Richtig eingeschrieben war sie natürlich nicht – sie war ja eine Schnecke und kein Mensch. Aber trotzdem machte sie sich so ihre Schneckengedanken zu den Theorien der Menschen.“ Eingebettet in eine kindgerechte „Weltraumgeschichte“ lernen die Kinder das Programmieren von LEGO WeDo-Robotern. Das Konzept ist vielfach erprobt und bietet den Kindern einen motivierenden Einstieg in die Programmierung in einer visuellen Programmierumgebung. Das Programm eignet sich sehr gut zum Einstieg in ein Pflichtangebot „Informatik“ im Jahrgang 5/6, ist aber auch beim Einsatz in vierten Klassen bewährt.

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Polymere und Upcycling

Polymere und Kunststoffe sind wichtige Materialien, die zu inhaltlichen Schwerpunkten des Inhaltsfeldes 4 (Organische Produkte - Werkstoffe und Farbstoffe) zählen und deren Nutzung nachhaltiger werden muss. Die Fortbildung bietet eine Einführung zu Polymeren als Werkstoffe und zum Thema Nachhaltigkeit, sowie einen Workshop zum Upcycling von Verpackungsabfall wie Styropor zu neuen Anwendungen. Insbesondere werden Haftklebstoffe und Filtermaterialien hergestellt.
Die Teilnehmer besuchen praktische Übungen und erhalten Unterrichtsmaterial, experimentelle Bausteine und Kontextideen für ein kompetenzorientiertes Unterrichtsvorhaben.