Unterrichtsmaterial

Zu den „Urfragen“ der Menschen gehören die nach der Entstehung des Lebens auf der Erde und ob es Leben auch auf anderen Himmelskörpern geben kann. Dieses Thema zieht uns in seinen Bann und ist aus dem Schulbetrieb nicht wegzudenken. Der vorliegende Artikel ist thematisch im Gebiet zwischen Astronomie und Biochemie angesiedelt. Hinsichtlich der Entstehung oder möglichen Entstehung von Leben werden drei kosmische Orte betrachtet: die Erde, der Jupitermond Europa und drei der Exoplaneten des Trappist-1-Systems. Die Frage nach der möglichen Bildung von Aminosäuren, die als Bausteine von Proteinen in allen Lebewesen vorkommen, ist dabei zentral. Nach theoretischen Betrachtungen zur möglichen Chemie am Standort werden auch beeindruckende Versuche vorgestellt, die mit den Mitteln der Schulchemie nachvollzogen werden können. Der WIS-Beitrag ist als Extrakt aus einer Seminarfacharbeit der Autorin entstanden und bietet so auch eine Idee für weitere derartige Schülerleistungen.

Vulkane gibt es nicht allein auf der Erde. Nahezu auf allen erdähnlichen Planeten gibt es Vulkane, ebenso auf einigen großen Monden. Die Erforschung des Vulkanismus auf der Erde und der Vergleich mit anderen Planeten, gibt uns die Möglichkeit die Entwicklung der Planeten besser zu verstehen. Dieser WIS-Beitrag befasst sich mit dem Vulkanismus im Sonnensystem, mit Fokus auf Erde und Mars. Die Schüler sollen die verschiedenen Arten von Vulkanen und Mechanismen der Vulkanentstehung herausarbeiten. Dazu liegen verschiedenen Materialien vor. Der irdische Vulkanismus wird durch einen Erfahrungsbericht in Bild und Text veranschaulicht.

Noch vor nicht allzu langer Zeit war die Zeitbestimmung und -verbreitung eine sehr lokale Angelegenheit, bei der Sonnenuhren eine grundlegende Rolle spielten. Heute sind Sonnenuhren eher schmückendes Beiwerk, die uns so manches Mal herausfordern, wenn es um die Uhrablesung geht. Doch sie erinnern uns an eine Zeit, in der die Interpretation des Sonnenstands sicherlich zu den wichtigen Kompetenzen gehörte. In der Schule bieten einfache Sonnenuhren eine Gelegenheit, um das Thema ‚Zeit‘ vielleicht in einem fächerverknüpfenden Projekt zu behandeln, in dem sowohl das Alltagsleben unserer Vorfahren und die Geschichte der Zeitmessung als auch die mathematisch-naturwissenschaftlichen Aspekte behandelt werden. Der WIS-Beitrag zeigt dazu, wie man eine Zylindersonnenuhr - eine Sonnenuhr, deren Zeitanzeige durch die Schattenlänge erfolgt - konstruiert und schrittweise verbessert. Dabei können Grundkenntnisse aus der Geometrie und Trigonometrie genutzt und das Zeitverständnis gefördert werden. Passende Aufgaben und Projektideen für Schüler zum Thema Sonnenuhren und ein Bastelbogen für eine Zylindersonnenuhr ergänzen den Beitrag.

Lutz Clausnitzer, der Autor sowohl der WIS-Materialien 10/2021 als auch des zugehörigen SuW-Beitrags ist zu unserem sehr großen Bedauern völlig unerwartet verstorben. Wir verlieren mit ihm einen unermüdlichen Kämpfer für einen Astronomieunterricht, der jedem Jugendlichen zu Gute kommt. Passend zu seinem SuW-Beitrag 10/2021 hatte Lutz Clausnitzer schon ein Arbeitsblatt als zugehöriges WIS-Material (siehe folgende Seiten) entworfen, welches den Schülern die Interdisziplinarität der Astronomie verdeutlichen soll. Als Einstieg sollen zwei Aussagen aus dem SuW-Beitrag von Lutz Clausnitzer dienen (Anmerkung von O. Fischer). „Die Astronomie ist nichts Spezielles von etwas anderem, sondern die Wissenschaft vom Universum, das die Erde als wunderbaren Spezialfall hervorgebracht hat. Die Schülerinnen und Schüler müssen befähigt werden, diese großen Zusammenhänge unserer Existenz interdisziplinär zu interpretieren. Sie brauchen keinen einseitig physikalischen, sondern einen lebensverbundenen, fächerverbindenden Astronomieunterricht.“ „So zeigt ein modern gestaltetes Fach Astronomie heute das Zusammenspiel der Fächer Astronomie, Biologie, Chemie, Geografie, Informatik, Mathematik, Physik, gesellschaftswissenschaftlicher und technischer Bereiche sowie der Literatur und Kunst (Grafik 1). In Anbetracht des üblicherweise und mit Recht in separaten Fächern stattfindenden Lernens ist diese zusammenführende Funktion von unschätzbarem Wert. Davon profitieren auch die einbezogenen Fächer, indem ihre Inhalte angewendet und in den Kontext unserer kosmischen Umgebung und des gesamten beobachtbaren Universums gestellt werden. So ist das Fach Astronomie eine ideale Plattform für fächerverbindendes Lernen.“

Sobald die Sonne scheint, können wir Schattenwürfe durch die uns umgebenden Objekte beobachten. Bald bemerken wir dabei, dass der Schattenwurf (Richtung und Länge des Schattens) tageszeitabhängig ist und einige Tage später bemerken wir auch die jahreszeitliche Abhängigkeit. Im folgenden WIS-Beitrag soll der Schattenwurf eines Gnomons betrachtet werden. Dabei geht es um die Schattenlänge in Abhängigkeit von der Tageszeit, ganz zentral um die Wege und die Geschwindigkeiten der Schattenspitze zu verschiedenen Tages- und Jahreszeiten und abschließend um das Ende des Kernschattens. Es ergeben sich verschiedene interessante Feststellungen und Möglichkeiten für Schüleraktivitäten. Die sich schnell bewegende Schattenspitze der Feldnadeln „Spider Rocks“ bei tief stehender Sonne spielt im 1969 erschienenen amerikanischen Western „Mackenna's Gold“ eine wichtige Rolle und beeindruckt den Zuschauer. Im WIS-Beitrag wird auch gezeigt, wie man mit etwas Gnomon-Wissen den Schattenweg der „Spider Rocks“ selbst berechnen kann.