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  Startseite > Bibliothek > Thematische Dossiers > Energie  

Energie

Das Dossier dieses Monats konzentriert sich auf das Thema Energie. Es wurde von Karl Sarnow vorbereitet und enthält Experimente, Top-Tipps und interaktive Ressourcen für die LehrerInnen der wissenschaftlichen Fächer.

Sie können das ganze Dossier in PDF Format herunterladen.

Hintergrund
Ressourcen
Projekte und Aktivitäten
Experimente in der Schule
Fortbildungsmöglichkeiten für LehrerInnen
Externe Laborsitzungen für LehrerInnen und SchülerInnen

Hintergrund

In der Wissenschaft gibt es nichts Grundsätzlicheres als die Energie. Wenn Sie diesen Satz lesen, fragen Sie sich vielleicht, ob der Autor übergeschnappt ist, aber aufgepasst: Wir sprechen über eine Sache, die sich zu Materie verdichten könnte. Ohne Energie produziert unser Gehirn keine Gedanken. Wir könnten ohne Energie nicht leben.  Und sie nimmt eine solche Vielfalt an Formen an, dass wir den gemeinsamen Ursprung aller Dinge oft nicht sehen: Energie. Hinzu kommt, dass wir uns hier nur auf die wissenschaftliche Definition der Energie beschränken.

Das Konzept der Energie ist in der Wissenschaft relativ neu. Es datiert zurück auf die Mitte des 19. Jahrhunderts, als Dampfmaschinen anfingen, die Welt zu revolutionieren. Die Ingenieure begannen damals, über die
Leistungsfähigkeit ihrer Maschinen nachzudenken, wozu sie einen mathematischen Fachausdruck für die Berechnung benötigten. Namen wie Sadi Carnot, James Prescott Joule, Émile Claperyon, Hermann von Helmholtz und  Julius Robert von Mayer stehen für die Entwicklung eines Konzepts, das für die Anwendung in der Thermodynamik, der Wissenschaft der Wärme, entwickelt wurde.

Bild 1: Eine Gedankenkarte über Energie im Klassensaal

Bild 1 zeigt eine Gedankenkarte mit Begriffen, wie sie in einem Klassensaal bei unterschiedlichen Altersklassen und auf verschiedenen Komplexitätsebenen in den verschiedenen Schulvarianten entstehen könnte.

In diesem thematischen Dossier stellen wir Ihnen einige der besten Faktensammlungen, Experimente, interaktiven Hilfsmittel und Ressourcen vor, die Sie mit Ihren SchülerInnen ausprobieren können.

Ressourcen

Lehrerhandbuch über Windenergie  - Englisch
Dieses PDF Dokument ist ein Lehrerbuch über den Wind und erneuerbare Energien der Universität von Iowa. Die Vorschläge in diesem Handbuch sind der Einfachheit halber in zwei Lernniveaus eingeteilt (Kindergarten bis Grundschule und unteres Sekundarschulniveau). Es bietet den LehrerInnen Informationen und Ideen, um das Interesse der Kinder und SchülerInnen zu wecken, Vorschläge für Aktivitäten im Klassensaal und außerhalb sowie Forschungshilfsmittel für LehrerInnen und SchülerInnen.

Energie,  Rohstoffe,  Ressourcen  - Deutsch
Hierbei handelt es sich um eine Sammlung von Materialien wie zum Beispiel Diagrammen, Datensammlungen und Artikeln, geeignet zum Unterrichten des Themas Energieressourcen. Die meisten Ressourcen sind in deutscher Sprache, es gibt aber auch viele Dokumente in Englisch. Die Bandbreite der Themen erstreckt sich von Atomkraftwerken bis hin zu erneuerbaren Energiequellen.

Energie: Eine Schlüsselfrage für die Zukunft - Französisch
Dies ist eine Web-Umwandlung einer Diapräsentation, die während der Sommerphysikschule in 2001 an der Universität Caen vorgestellt wurde. Die Bilder informieren über den aktuellen und zukünftigen Nutzen der Energie und über Möglichkeiten, den vorhersehbaren Zusammenbruch der fossilen Energien zu überwinden.

Lehrpläne für LehrerInnen - Englisch
Diese Site enthält vollständige Lehrpläne für LehrerInnen und wurde vom US-Department für Energie zusammengestellt.  Nach Alter, Klasse und Thema organisiert befassen sie sich mit allen möglichen Aspekten der Energie und Wissenschaft. Das Material ist für SchülerInnen der Grundschulebene bis hin zu StudentInnen vor dem ersten akademischen Grad bestimmt.

DVD über Bioenergie-Nutzung in Schleswig-Holstein – Deutsch
Der Link informiert über eine DVD, die die Bioenergie-Nutzung in Schleswig-Holstein, Deutschland, präsentiert. LehrerInnen können das Video kostenlos über den nachstehenden Link erhalten. Eine englische Version ist in Vorbereitung.

Grundkenntnisse über Energie - Französisch
Das kanadische „Musée des sciences et de la technologie du Canada”“ stellt eine detaillierte Übersicht zahlreicher Themen im Bereich der Energie vor. Leider sind ihre Laborangebote von Europa aus schwer wahrzunehmen.

ITER
Der europäische thermonukleare Versuchsreaktor ITER steht in Cadarache, Frankreich. Diese Site bietet Informationen über die Prinzipien der Kernfusion und die Art und Weise, auf die ITER der industriellen Anwendung der Kernfusionsenergie näher kommen möchte. PhysiklehrerInnen der höheren Sekundarschulklassen finden hier eine Menge Hintergrundmaterial zur Kernfusion.

ITER - Englisch
Dies ist die offizielle Website des ITER-Projektes. Sie bietet eine faszinierende Flashpräsentation über ITER und die Geschichte der Kernfusionsforschung. Zahlreiche ausgezeichnete Videos sind direkt im Web zugänglich. Wer nicht über die benötigte hohe Bandbreitenverbindung verfügt, kann eine kostenlose Multimedia-CD-Rom anfordern. Diese Website und/oder die CD-Rom ist ein absolutes Muss für PhysiklehrerInnen der höheren Sekundarschulklassen. Dazu gibt es Slide-Präsentationen und Arbeitsblätter in PDF-Form für die SchülerInnen.

Was bedeutet Energie wirklich? - Englisch
Die Website enthält einen philosophisch angehauchten Artikel über die Geschichte des Begriffes „Energie“. Abgesehen vom interessanten Einblick in die historische Entwicklung des Wissens über die Energie wird Bruno Latours faszinierende philosophische Idee, dass die Dinge nicht existieren können, bevor sie formuliert wurden, in Bezug auf den Begriff Energie vorgestellt.

Regelung einer Wärmepumpenanlage – Deutsch
Dieser Link führt zu einer kompletten Unterrichtseinheit über die Funktionsweise einer Wärmepumpenanlage. Alle detaillierten Informationen wie Unterrichtsplan, pädagogischer Hintergrund und Arbeitsblätter für SchülerInnen können von den LehrerInnen heruntergeladen werden.

Informationen über die Kernfusion- Englisch
Eine empfehlenswerte Seite des US-Departments für Energie mit Bildungsressourcen über die Kernfusion. Das Material kann frei heruntergeladen werden. PhysiklehrerInnen der Sekundarschulebene werden diese Ressource über Kernfusion zu schätzen wissen.

Energiebewusste Schulen - Englisch
Die Website des US-Departments für Energie bietet Bildungsmaterial, Unterrichtspläne und Spiele zum Herunterladen, die die Idee der erneuerbaren Energien und der Energieeinsparung fördern sollen. Die visierten Zielgruppen sind SchülerInnen vom Kindergarten bis zur Sekundarschuleebene.

Der Treibhauseffekt – Französisch
Diese Seite informiert uns über den Treibhauseffekt. Sie wird uns von der Organisation SCIENCE CITOYEN (Bürger Wissenschaft) vorgestellt, deren Ziel es ist, die Bürger an Fragen zu interessieren, die wichtig für unsere Zukunft sind. Der Leser kann ein niedrigeres wissenschaftliches Niveau erwarten, diese Ressource sollte also vor allem in der Grundschule sowie der unteren Sekundarstufe angewandt werden.

Kernkraftwerk - Englisch
Die Seite “How stuff works” („Wie das Zeug funktioniert“) über Kernkraftwerke bietet eine grundlegende Beschreibung eines typischen, auf Kernspaltung basierten Kernkraftwerks. Das Material eignet sich für SchülerInnen der Sekundarschulstufe. Vorzügliche Animationen ermöglichen den vereinfachten Zugang zum Thema ohne die Anwendung der Mathematik.

Animierte Wissenschaft  – Französisch
Diese Seite bietet zahlreiche ausgezeichnet gestaltete Animationen über Verfahren, die mit der Energieerzeugung zu tun haben. Viele Flashanimationen sind ebenfalls als PDF-Dokumente zum Ausdrucken und Austeilen an die SchülerInnen erhältlich. Dies ist eine sehr ergiebige Ressource für PhysiklehrerInnen der Grund- und Sekundarschulebene.

Wikipedia Kernkraftwerk – Deutsch
Der Wikipedia-Eintrag über Kernkraftwerke bietet einen ausgezeichneten Überblick über Kernkraftwerke, ihre Geschichte, die Konstruktionsprinzipien und die Risiken. Zahlreiche externe Links führen zu ähnlichen Themen. Diese Seite ist ein guter Anfang für eine sehr lehrreiche Nachforschung im Internet.

Wikipedia Europäischer Druckreaktor – Französisch
Die Website enthält Informationen zum neuesten französisch-deutschen Kernkraftwerk (EPR: European Pressurized Reactor = europäischer Druckreaktor), das jetzt in Finnland errichtet wird. Es soll das sicherste Kernkraftwerk sein, das je gebaut wurde.

Wikipedia Kernkraft – Englisch
Der Wikipedia-Eintrag über „Nuclear Power“ (Kernkraft) enthält nicht nur Informationen über Kernkraftwerke. Hier macht sich die demokratische Struktur von Wikipedia bemerkbar, es wird nämlich auf Meinungsverschiedenheiten hinsichtlich der Sicherheit der Kernkraftwerke hingewiesen. Diese Seite ist daher eine gute Einführung in die Debatte über nukleare Sicherheit.

Energie – Deutsch
LehrerInnen und SchülerInnen, die mehr über gewisse komplizierte Definitionen im Bezug auf das Thema Energie wissen möchten, ohne sich in die Mathematik zu vertiefen, werden diese Seite sehr nützlich finden. Da die hier vorgestellten Konzepte relativ komplex sind, richtet sich die Seite eher an Sekundarschulklassen.  Es gibt zahlreiche Links zu Themen der Quantenwelt und der Relativitätstheorie.

Energiequellen - Englisch
Die Seiten des englischen Wissenschaftslehrers Andy Darvill bieten Hintergrundinformationen über verschiedene existierende Energiequellen; ein besonderes Augenmerk gilt den erneuerbaren Energien, andere sind aber auch vertreten. Die Sprache ist einfach, nicht akademisch, und richtet sich an SchülerInnen der Mittelstufe. Für jede Energiequelle können Rätsel heruntergeladen und ausgedruckt werden.

Chemie/ Physik – Französisch
Dieses Online-Material deckt die gesamte Bandbreite des Physikunterrichts eines französischen Lyzeums.  Hierzu gehören natürlich auch einige Kapitel über die Definition der Energie.

Energie, Energie-Versorgung – Deutsch
Dies ist eine sehr reichhaltige Quelle an vielfältigen Ressourcen über alle Arten energiebezogener Themen in der Physik. Die Seite ist in Deutsch, aber zahlreiche Links führen zu englischen Seiten. Auf dieser Seite findet sicherlich jeder etwas, die Navigation ist nur etwas schwierig, da keine Metadaten über die Ressourcen verfügbar sind. Die Seite richtet sich eindeutig an Sekundarschulen.

Energie? Haben Sie „Energie“ gesagt ??- Französisch
Diese Seite der freien Universität Brüssel (ULB) bietet Informationen über viele Aspekte der Energie. Der Inhalt ist leicht verständlich für SchülerInnen der Sekundarschulebene.

Alternative Treibstoffe - Englisch
Auf dieser Website stellt GM, der amerikanische Autohersteller, ausgezeichnete Illustrationen über alternative Treibstoffe für Autos vor. Zielgruppe sind die SchülerInnen auf Kindergarten- und Grundschulebene. 

Erneuerbare Energien / Medien für die Schule – Deutsch
Das PDF-Dokument informiert über die Aktivitäten im Web mit einem besonderen Augenmerk für die Bildung. Die Sammlung wurde von BINE zusammengestellt, einem Informationsdienst des Fachinformationszentrums (FIZ) Karlsruhe, das vom deutschen Arbeitsministerium unterstützt wird.

Wasserstoff-Autos und Verbrennungsmotor - Englisch
Der amerikanische Autohersteller GM präsentiert einige ausgezeichnete Animationen mit erklärenden Bildunterschriften über einen traditionellen Verbrennungsmotor und Wasserstoffzellen. Das Niveau entspricht den SchülerInnen der oberen Grundschul- und unteren Sekundarschulebene. Physik- und ChemielehrerInnen stehen hier einige gute Ressourcen zur Verfügung.

Bio-raffiniert.de – Deutsch
Das Fraunhofer Institut unterstützt diese Website, die über die neuesten Entwicklungen in der Anwendung von Biomassen diverser Ursprünge als Ressourcen für die industrielle Produktion berichtet. Die meisten Menschen denken, dass die Anwendung der Biomasse sich auf die Herstellung von biologischem Treibstoff beschränkt. ChemielehrerInnen finden hier vielleicht Inspiration zum Thema Biomasse für das gesamte Spektrum des synthetischen Materials, das für die industrielle Produktion benötigt wird.

Kraftwärmekopplung – Deutsch
Diese Site bietet Animationen über moderne Konzepte in klassischen Kraftwerken. Die Animationen können heruntergeladen werden, damit der Physiklehrer/die Physiklehrerin die Animationen wie kleine Lehrvideos offline zeigen kann. PhysiklehrerInnen der Sekundarschulebene werden das hier angebotene Material zu schätzen wissen.

Arbeit, Energie und Kraft - Englisch
Diese Lehreinheit des „Physikklassenzimmers“ stellt die Konzepte Arbeit, Energie und Kraft vor. Das Material setzt gewisse Mathematikkenntnisse voraus und richtet sich somit an Sekundarschulen.

EnergyQuest - Englisch
Diese farbenfrohe Seite der Kalifornischen Energiekommission bietet eine Menge Informationen über zahlreiche Aspekte der Energie. Das Material richtet sich an die oberen Grundschul- und unteren Sekundarschulklassen. Das thematische Spektrum reicht von der Ressourcenbibliothek berühmter WissenschaftlerInnen, die sich mit Energiethemen befassen, bis zu wissenschaftlichen Projekten, die den LehrerInnen dazu dienen könnten, ihren Unterricht aufzufrischen.

Schritt-für-Schritt-Anleitungen für Elementarphysik - Englisch
Diese Website bietet eine Bibliothek an PDF-Dokumenten für die Elementarphysik. Viele Dokumente stehen im Zusammenhang mit einem der zahlreichen Aspekte der Energie. Das Material richtet sich an fortgeschrittene SchülerInnen und sollte deshalb im Physikunterricht der oberen Sekundarklassen angewendet werden.

Holz als Energiequelle  – Französisch
Zurück zu den Wurzeln! Diese französische Website stellt das Holz als moderne Energiequelle vor. Die Website bietet einen Überblick über sämtliche Aspekte der Anwendung von Holz in modernen Heizungssystemen und über biologische Treibstoffe.

Projekte und Aktivitäten

Workshops über erneuerbare Energien  - Englisch
Dieser Workshop wird von LehrerInnen aus Großbritannien vorgeschlagen. Er informiert über erneuerbare Energien und über den Einbezug von Material in den wissenschaftlichen Unterricht in Grund- und Sekundarschulen. Diese Initiative wird von der Gesellschaft für Sonnenenergie in Großbritannien unterstützt.

Energietag 2006 – Deutsch
Diese Seite enthält Informationen zum Energietag, der jährlich in Deutschland abgehalten wird. Die Betreiber der Kraftwerke für erneuerbare Energien öffnen der Öffentlichkeit ihre Türen. Schulen können an Aktivitäten teilnehmen und sich auf dieser Seite anmelden.

Fuel Cell Box – Deutsch
Diese Seite enthält Informationen über einen Wettbewerb für SchülerInnen der Sekundarschulebene, der in den Schuljahren 2003/2004 und 2004/2005 abgehalten wurde. Die Website verrät nicht, ob der Wettbewerb weiterläuft, die Idee jedoch könnte andere inspirieren, einen ähnlichen oder fortgeschritteneren Vorschlag zu machen. Ziel des Wettbewerbs war es, mit einem festgelegten Satz Materialien ein mit Brennstoffzellen angetriebenes Fahrzeug herzustellen.

PhysikOnTour– Deutsch
Xplora ist ein gutes Beispiel der Anwendung von IKT in der Wissenschaftsbildung. Xplora weiß jedoch, dass die SchülerInnen in Kontakt mit der Realität bleiben müssen, was in der Wissenschaft den Kontakt mit Experimenten bedeutet. PhysikOnTour bietet faszinierende Experimente für Kinder aus dem Kindergarten und aus der Grundschule. Richtig spannend ist aber erst die Tatsache, dass jede Organisation, die einen „Tag der Physik“, eine „Wissenschaftswoche“ oder eine andere Aktivität zur Förderung der Wissenschaft organisieren möchte, PhysikOnTour bestellen und zu einer erfolgreichen öffentlichen wissenschaftlichen Aktivität beitragen kann.


Experimente in der Schule

SkyView – Deutsch
Die Universität Wuppertal in Deutschland fördert diese Webseite und führt SchülerInnen zu experimentellen Aktivitäten in der Forschung der hochenergetischen Elementarteilchen, die aus dem Kosmos auf uns herabregnen. Die Webseite möchte SchülerInnen in faszinierende Physikexperimente einbeziehen und sie so für eine wissenschaftliche Karriere interessieren. Die Informationen bieten eine interessante Ressource für PhysiklehrerInnen und SchülerInnen der Sekundarschulebene.

Schulexperimente  – Englisch
Die dänische Website bietet eine Reihe von Experimenten in englischer Sprache für den Klassensaal an. Die Beschreibung der Experimente kann als Textdatei heruntergeladen werden. Die behandelten Themen reichen von der photovoltaischen Energie bis hin zur Energiespeicherung und decken jedes Detail aus dem Bereich der erneuerbaren Energien.

Wärmeübertragung  – Deutsch
Der Link führt zu einem PDF-Dokument, das die Mechanismen der Wärmeübertragung erklärt. Dieser grundlegende Mechanismus der Thermodynamik treibt Motoren und das Wetter an und erlaubt es Segelflugzeugen, Hunderte von Kilometern ohne Motor zurückzulegen. Auf die Erklärungen folgt eine Reihe einfach durchführbarer Experimente für Schulen. Diese Quelle sollte für PhysiklehrerInnen der unteren Sekundarschulebene sehr inspirierend sein.

Demonstrationspraktikum  – Deutsch
Die Universität Magdeburg in Deutschland bietet eine Liste von Experimenten, die einen fortschrittlichen Experimentaufbau benötigen. Dieser Aufbau ist normalerweise in gut ausgerüsteten Schulen erhältlich. Einige der Experimente können leicht und ohne komplizierten Aufbau durchgeführt werden und sind für jeden nützlich. Eine interessante Ressource für PhysiklehrerInnen der Sekundarschulebene!

Experiment des Monats – Deutsch
Die Website bietet sehr einfache wissenschaftliche Experimente. Nicht alle Experimente handeln von Energie, aber es gibt viele unkomplizierte Experimente wie zum Beispiel das Wärmeübertragungsexperiment, wozu man nicht mehr benötigt als einen Schüler, ein Thermometer und zwei Plastiktüten. Dies ist eine gute Ressource für LehrerInnen der Grund- und unteren Sekundarschulebene.


Fortbildungsmöglichkeiten für LehrerInnen

Regenerative Energien – Deutsch
Ziel dieses Fortbildungskurses für LehrerInnen ist es, über die Physik, die Technologie und die Wirtschaftlichkeit der regenerativen Energiequellen zu informieren.

Die Brennstoffzelle  – Deutsch
Wasserstoffbrennstoffzellen werden oft als Energiewandler der Zukunft angesehen. Sie werden benutzt, um Elektrizität zu erzeugen, und zwar durch die Spaltung von Wasser in die Komponenten Wasser und Sauerstoff. Die Abgase sind wiederum pures Wasser. PhysiklehrerInnen der Sekundarstufe werden diese Möglichkeit zur Lehrerfortbildung zum Thema nachhaltige Energiequelle sicherlich zu schätzen wissen.

Power Plastic: Wie man mit Molekülen Energie erzeugt  – Deutsch
Diese Veranstaltung ist Teil einer regelmäßigen Reihe von Lehrerfortbildungen namens „Physik am Samstag“. Die Präsentation findet an der Universität Würzburg in Deutschland statt.

Dunkle Energie im Britischen Unterhaus  – Englisch
Richard Savage, Astrophysiker aus Sussex, wurde ausgewählt, um seine Forschungsresultate am 14. März im Britischen Unterhaus vorzustellen, als Beitrag zur nationalen Wissenschaftswoche. Die dunkle Energie, Ende der 1990er Jahre entdeckt, ist ein vorher unbekanntes Phänomen, das die Erweiterung des Universums beschleunigt. Das Verständnis dieses Phänomens ist die erste große Herausforderung der Astrophysik des 21. Jahrhunderts.


Externe Laborsitzungen für LehrerInnen und SchülerInnen

Science Days für Kinder – Deutsch
Diese jährliche Veranstaltung bietet Kindern aus dem Kindergarten und der Grundschule wissenschaftliche Aktivitäten an. Sie wird von Kindern und ihren Eltern in einem bekannten Umfeld organisiert, dem Ferienpark Rust bei Freiburg (Deutschland). Das Themenspektrum beschränkt sich nicht allein auf die Energie. Da aber die Energie in den für Kinder beeindruckendsten Experimenten die treibende Kraft ist, ist die Verbindung zur Energie für Erwachsene offensichtlich; für Kinder wird sie es hoffentlich auch. Während die Kinder mit ihren Experimenten beschäftigt sind, können die Eltern und LehrerInnen entspannt eine Tasse Kaffe trinken!

Science Days  – Deutsch
Dies ist die fortgeschrittene Version von „Science Days für Kinder“ die sich an SchülerInnen der Grund- und Sekundarschulklassen mit fortgeschrittenen Kenntnissen richtet. Das Leitmotiv der Veranstaltung ist auch hier wieder die praktische Erfahrung. Die Website informiert über die Daten und das Programm der Veranstaltung.

Wissenschaftswoche – Englisch
Die nationale Wissenschaftswoche in Großbritannien bietet zahlreiche Aktivitätssitzungen zum Thema Energie für SchülerInnen und LehrerInnen. Beim Besuch zur Webseite kann man die Region anklicken, für die man sich interessiert; das Eingeben des Schlagwortes Energie führt zu zahlreichen Veranstaltungen. 

Festival der Wissenschaft – Englisch
Obwohl der Veranstaltungskalender des Festivals noch nicht feststeht, lässt der Titel des Festivals „People, science and society“ (Menschen, Wissenschaft und Gesellschaft) doch vermuten, dass die Energie eine große Rolle spielen wird. Wer interessiert ist, kann einen Blick auf die bevorstehende Planung werfen oder sich die Veranstaltungen des Festivals von 2005 anschauen. 

JuLab  – Deutsch
JuLab ist ein außerschulisches Labor des Forschungszentrums Jülich.  Schulklassen können das Labor besuchen und vorbereitete Sitzungen unter der Leitung von WissenschaftlerInnen durchführen. Die Brennstoffzellen- und Spektrometrie-Experimente erlauben es den SchülerInnen besonders, praktische Erfahrungen mit dem Thema Energie zu machen. 

XLAB – Deutsch/Englisch
Xlab ist eines der ersten deutschen Labors, das SchülerInnen Laborübungen außerhalb der Schulzeit anbietet.  Das Programm ändert von Zeit zu Zeit, doch normalerweise gibt es zahlreiche Kurse mit Energie als Hauptthema, wie zum Beispiel Brennstoffzellen, Spekotrometrie und Radioaktivität. Die Kurse stehen deutschen Schulen sowie Schulen aus ganz Europa offen.

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