ESERO Belgium: Mit Weltraumthemen anschaulichen Unterricht in der Sekundarstufe gestalten.

Sie sind auf der Suche nach pädagogischem Material, mit dem Sie Ihren Schüler*innen im Unterricht eine aktive Rolle zuteilwerden lassen und durch die Sie die Lehrplaninhalte effizient, anschaulich und motivierend vermitteln können? ESERO gibt Ihnen in der unten stehenden Online-Bibliothek umfangreiches pädagogisches Material an die Hand. Das Material ist nach Fächern gegliedert (Physik, Chemie, Biologie, Technik) und steht Ihnen jederzeit zur Verfügung.

Exoplaneten

Exoplaneten: auf der Suche nach anderen „Erde“!

Erforschen Sie den Kosmos und die Tausenden von Planeten außerhalb unseres Sonnensystems: die Exoplaneten. Der Platz unserer Erde im Sonnensystem, ihre Atmosphäre und der Treibhauseffekt gehören zu den Bedingungen, die das Erscheinen des Lebens auf unserem Planeten ermöglichten. Könnte es möglich sein, dass das Leben anderswo im Universum erschien? Um diese Frage zu beantworten, müssen andere Planeten mit ähnlichen Bedingungen gefunden und untersucht werden. Dank dieser 6 Aktivitäten werden Ihre Schüler Exoplaneten und ihre Entdeckungen entdecken.

Die Erde und der Treibhauseffekt

Der Treibhauseffekt ist nicht allein auf den Menschen zurückzuführen. Die Übung veranschaulicht den natürlichen Treibhauseffekt und erklärt dabei die Veränderungen, die durch den Menschen beigetragen werden. Darüber hinaus wird die Position der Erde im Sonnensystem und ihr Einfluss auf das Entstehen von Leben behandelt. Mit Hilfe eines Videos und Diskussionen lernen die Schüler die wesentlichen Kenntnisse mit Blick auf den aktuellen ökologischen Kontext.

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Das Sonnensystem

Nach einer kurzen Einleitung zum Sonnensystem lernen die Schüler die verschiedenen Modelle kennen, mit denen die Bewegung der Gestirne erklärt wurde (Geozentrisches Weltbild – Heliozentrisches Weltbild) Um sich den Stoff erneut anzueignen, erstellen sie eine Zeitachse der Entwicklungen. Zusätzlich werden einige Fragen gestellt, damit sie sich auf Basis ihrer anfänglichen Kenntnisse untereinander austauschen können.

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Leben außerhalb des Sonnensystem?

CERN hat eine Augmented-Reality-App entwickelt, um die Urknalltheorie zu veranschaulichen. Nachdem sie sich mit Hilfe von bereitgestellten Texten in das Thema eingelesen haben, verwenden die Schüler die App, um einen Zusammenhang zwischen den gelesenen Erklärungen und einem Video herzustellen. Außerdem sieht die Übung eine Einführung in das Planetensystem TRAPPIST vor, das von Belgiern entdeckt wurde.

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Die Entdeckung eines Exoplaneten nachstellen

In dieser Übung stellen die Schüler Überlegungen zum Entwerfen eines Modells und zur Planung eines Experiments an. Die Schüler erhalten das Thema „Die Entdeckung der Exoplaneten“ und erarbeiten eine Hypothese zur Vorgehensweise bei der Identifizierung von Exoplaneten, trotz der Unmöglichkeit, sie direkt zu unterscheiden. Anschließen erstellen sie Pläne ihres Systems mit Hilfe von anleitenden Fragen.

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Erarbeitung des Modells und Durchführung von Messungen

Nachdem die Modellpläne ausgearbeitet wurden, ist es an der Zeit, ein Modell zu bauen und Messungen vorzunehmen. Die Schüler werden mit Hilfe von Ratschlägen ein Modell bauen und es mit dem zuvor entworfenen Modell vergleichen, um Ähnlichkeiten und Unterschiede festzustellen. Anschließend nehmen sie Messungen vor, die der Erstellung der Grafik dienen.

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Ergebnisanalyse und Präsentation

Die Schüler analysieren ihre Messungen mit Hilfe einer Grafik. Sie ziehen Schlussfolgerungen und verifizieren die Ausgangshypothese. Anschließend ziehen die Schüler mit Hilfe der Daten aus dem System TRAPPIST-1 Schlussfolgerungen bezüglich des Einflusses der Systemstruktur auf die Beobachtungen. Eine abschließende Erklärung schafft Verständnis darüber, wie die Eigenschaften der Planeten mit Hilfe von Messungen bestimmt werden können.

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Physik

Landung auf dem Mond: Planung und Design einer Mondlandefähre

Der Mond ist in den letzten Jahren erneut in den wissenschaftlichen Fokus der Raumfahrtagenturen gerückt. So plant die Europäische Raumfahrtagentur (ESA) den Bau eines sogenannten „Moon Village“ – einem Dorf auf dem Mond. Damit soll der Mond genauer erkundet und frühere Prozesse verstanden werden. In dieser Reihe von Aufgaben planen, gestalten und bauen die SuS eine Mondlandefähre, die eine sichere Landung der Crew (in Form eines Ei-stronauten) auf dem Mond garantieren muss. Wie bei einer echten Raumfahrtmission müssen die SuS Risikofaktoren und das Budget beachten.

Dieses Arbeitsblatt kann im Rahmen der Moon Camp Challenge verwendet werden.

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler lernen…

  • die involvierten Kräfte bei einer Landung auf dem Mond bzw. auf der Erde zu identifizieren.
  • die Beziehung zwischen Masse und Gravitation kennen.
  • mithilfe von Newtons zweitem Gesetz ein Problem zu lösen.
  • unter Berücksichtigung der Risiken und des Budgets ein Projekt zu planen.
  • unter Zeit- und Geldeinschränkungen im Team zu arbeiten.

Altersklasse: 14 bis 16 Jahre

Fächer: Physik, Mathematik und Wirtschaft

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Strom aus Sonnenlicht: Mit Solarenergie das Weltall erkunden

In dieser Aufgabenreihe lernen die Schülerinnen und Schüler zwei physikalisch Gesetze kennen, die das Design von Solarmodulen für Raumfahrtmissionen beeinflussen: das Abstandsgesetz und den Einfallswinkel. Sie führen zwei einfache Untersuchungen mit einer Solarzelle und einer Lichtquelle durch und messen zunächst, wie sich die von den Solarzellen erzeugte Leistung mit der Entfernung von der Lichtquelle ändert und versuchen, das Abstandsgesetz für die Strahlungsintensität experimentell zu ermitteln. Außerdem untersuchen sie die Abhängigkeit der Leistung der Solarzelle vom Einfallswinkel und wenden das Erlernte auf echte ESA-Raumfahrtmissionen an.

Ziele: Die Schülerinnen und Schüler lernen…

  • was Strahlungsintensität ist und wie man sie berechnet.
  • die Bedeutung des Einfallswinkels kennen.
  • die Funktionsweise von Solarzellen kennen.
  • eigenen Experimente durchführen, um das Abstandsgesetz und die Bedeutung des Einfallswinkels zu untersuchen.
  • Daten zu analysieren und diese grafisch darzustellen.
  • einfache Stromkreisläufe mit Solarzellen zu gestalten und zu bauen.
  • die elektrische Spannung, den Strom, die Leistung und die Strahlungsintensität kennen.
  • die Anforderungen an Solarenergie bei Weltallmissionen kennen und untersuchen diese.

Altersklasse: 14 bis 18 Jahre

Fächer: Physik

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Biologie

Entdecken Sie hier in Kürze verschiedene pädagogische Materialien mit denen Sie den Weltraum in Ihren Biologieunterricht integrieren können.

Chemie

Entdecken Sie hier in Kürze verschiedene pädagogische Materialien mit denen Sie den Weltraum in Ihren Chemieunterricht integrieren können.

Technologies

Einführung in die Arbeit mit Astro Pi

Durch den Einsatz von Raspberry Pi Programmiersprache verstehen lernen.

Die Schüler*innen installieren und programmieren ihr Raspberry Pi. Ziel ist, die Grundlagen der Programmiersprache zu erlernen.

Erste Schritte mit Sense HAT

Anzeige von Text und Bildern auf der LED-Matrix von Sense HAT.

Die Schüler*innen lernen, wie dreifarbige LEDs kombiniert werden können und so unterschiedlich starke farbige und weiße Lichter entstehen. Sie steuern die Farben aller LEDs oder einzelner LEDs unter Verwendung verschiedener Datenstrukturen in Python. Vor allem Listen und Ganzzahlen („Integer“). Abschließend wenden die Schüler eine Bandbreite von Methoden aus der Sense HAT-Bibliothek an, um Text und Bilder auf dem LED-Bildschirm zu steuern.

Wie sammelt man Daten mit Astro Pi?

Verwendung der Sense Hat-Sensoren zum Sammeln von Umweltdaten.

Die Schüler*innen programmieren ihren Astro Pi, damit sie Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsdaten in der Umgebung sammeln können. Sie simulieren einerseits das System zur Luftfeuchtigkeitsregulierung der ISS und sammeln andererseits Daten aus ihrer eigenen Umgebung. Sie messen die Beschleunigung, um die Flugrichtung und die Richtung der Schwerkraft zu bestimmen. Ziel ist die Speicherung, Analyse und Anzeige der Daten unter Verwendung der Sensoren von Sense Hat und der grundlegenden Code-Kenntnisse.