Otto Hahn Gymnasium Marktredwitz

Kerninformationen

Zukunftsthema: Nach uns die Sintflut? Fächerübergreifende Untersuchungen zum Thema Wasser
Jahrgangsstufen: 8, 9 und 10
Beteiligte Fächer: B, C, Ph, Geo, F, WR, Ku, Robotik

Kontakt

Otto-Hahn-Gymnasium Marktredwitz
Schulstraße 10
95615 Marktredwitz
Telefon: +49 (0)9231 9624-0
www.ohg-marktredwitz.de

Beteiligte Projektlehrkräfte

Johannes Wällisch, Dr. Markus Frischholz, Peter Weyer, Maria Sertl, Gerhard Schützenmeier,  Eva Konz, Matthias Ehbauer, Sigrid Messer, Bernd Weber, Nicola Hüttl

Beteiligte Fächer

Thematischer Überblick

„Nach uns die Sintflut“ beschäftigt sich mit dem Thema Wasser, und damit mit einer der kostbarsten Ressourcen für unsere Zukunft.

Während die Fächer Geographie, Französisch und Biologie v.a. die Bedeutung sauberen Trinkwassers in den Mittelpunkt rücken, beschäftigen sich die Fächer Chemie, Kunst und Informatik eher mit anwendungsorientierten Aspekten, wie z. B. mit der Verwendung von Wasser beim Wäschewaschen.

Die Schülerinnen und Schüler lernen an praktischen Fragestellungen, die sich aus dem Lehrplan ergeben, wie vielfältig die Problematik der Ressource Wasser zu betrachten ist.

Über das Fach Wirtschafts- und Rechtslehre wird dem Themenbereich eine weitere Facette hinzugefügt – die Bedeutung wirtschaftlichen und unternehmerischen Handelns bei der Lösung von Zukunftsfragen.

Die Klassen „spielen sich gegenseitig die Bälle zu“ und beauftragen sich – fast wie in einem kleinen Unternehmen – gegenseitig mit Produktions- oder Forschungsarbeiten.

Die Module können flexibel ineinandergreifen – und so kann man auf verschiedenen Wegen durchs Schuljahr wandern.

An wichtigen Punkten sowie am Ende dieser „Wanderung“ steht das sog. „Milestone Matching“: Die Klassen, die zu Experten in ihrem Thema geworden sind, geben ihre Erkenntnisse an die anderen Klassen weiter. Dies geschieht auch am Jahresende in einem Wasserkongress, bei dem sich alle Meilensteine zu einem Gesamtbild zusammenfügen.

Weg 1 (oben)
Im Fach Chemie analysieren die Schüler unterschiedliche Gewässerproben aus der Region. Darunter befindet sich auch eine sehr eisenhaltige Heilquelle. Waschversuche aus der 10. Klasse Chemie zeigen, dass das Wasser der Heilquelle in Verbindung mit handelsüblichem Oxireiniger bessere Waschergebnisse erzielt.

Zur weiteren Erforschung dieses Phänomens werden die Waschversuche standardisiert. Der Wahlkurs Robotik konstruiert und programmiert eine „Waschmaschine“, mit der genaue Zeiten und Rührgeschwindigkeiten eingehalten werden können.

Weg 2 (unten)
Im Fach Geographie beschäftigen sich die Schüler mit der Wasserknappheit bedingt durch den Klimawandel. Biologische Untersuchungen weisen auf die Güteklasse lokaler Gewässer hin.

Während sich Chemieschüler der 8. Klasse mit der Gewinnung und Aufreinigung sauberen Trinkwassers beschäftigen, erstellt eine Französisch-Klasse einen zweisprachigen Leitfaden zum Thema „Wasser sparen“. Dieser dient auch der Sensibilisierung für den hohen Wert des Wassers – ein Thema, das auch im Kunstunterricht kreativ aufgegriffen wird.

Weitere Verflechtungen und Themen können der Grafik entnommen werden.

Materialien

Geographie

Das Fortschreiten des globalen Klimawandels ist ein Problem, dem sich unsere Gesellschaft tagtäglich stellen muss. Ein wesentlicher Aspekt in diesem Zusammenhang ist die Verfügbarkeit der Ressource Wasser in verschiedenen Regionen der Erde. Ebenso spielen Fragen der Gewässergüte eine Rolle: Wie können in Zukunft möglichst alle Menschen Zugang zu sauberem Trinkwasser erhalten?

In diesem Modul beschäftigen sich die Schülerinnen und Schüler mit der globalen Herausforderung des Klimawandels und beleuchten diese Thematik aus verschiedenen Perspektiven. Sie geben die Problemstellungen an andere Projektgruppen weiter und versuchen gemeinsam und interdisziplinär, Lösungen zu finden.

Biologie

Raus in die Natur und das Ökosystem See oder Fluss erforschen! Spannende Gewässerabschnitte wie z. B. vor und nach dem Zulauf einer Kläranlage wecken das Interesse der Schüler genauso wie der Zusammenhang zwischen der Wasserqualität und den dafür charakteristischen Zeigerorganismen.

Für eine qualitative und quantitative chemische Auswertung der Gewässer erfolgt eine Zusammenarbeit mit einer Chemieklasse der Jahrgangsstufe 9. Die Gewässerqualität wird im Kontext mit den nachgewiesenen Ionen erörtert.

Anthropogene Einflüsse wie z. B. die Belastung von Gewässern mit Waschmitteln werden mit der Jahrgangsstufe 10 in Chemie diskutiert, die parallel auf dem Gebiet des Wäschewaschens zu Experten geworden ist.

Chemie

Die Chemiker übernehmen die Rolle der Forschungsabteilung im Gesamtprojekt. Sie lösen in den Profilstunden handlungsorientiert Probleme zum Themenkomplex Wasser. Sie entwickeln Apparaturen, analysieren Wasserproben, planen Versuche und erstellen Modelle am Computer.

Das Zusammenspiel innerhalb der Jahrgangsstufen sowie mit anderen Fachschaften verleiht den Experimenten einen besonderen Stellenwert. Sie bilden die Grundlage zur Lösung der gestellten Probleme und generieren neue Arbeitsaufträge. Es Ist vor allem die Chemie im Kontext zur Alltagswelt, die den Schülern Spaß macht und den roten Faden durch das Projekt darstellt.

Waschversuche (Chemie 10. Klasse)

Ausgehend von einem vorgegebenen Waschversuch mit Oxireiniger können die Schülerinnen und Schüler Experimente eigenständig verändern und Fragestellungen im Experiment klären. Eine spannende Zusammenarbeit zwischen dem Wahlfach Robotik und den Chemikern führt zu einem Waschroboter, mit dem sich standardisierte Waschversuche durchführen lassen.

Durch die jahrgangsstufenübergreifende Zusammenarbeit mit den Schülern aus der Jahrgangsstufe 9, die verschiedene Wasserproben chemisch untersuchen, können spannende Alltagsfragen rund um das Thema „Waschen“ im Experiment beantwortet werden.

Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser

Analytik (Chemie 9. Klasse)

Mineralwasser, Teichwasser, Leitungswasser und Abwasser – worin besteht der Unterschied? Die Schülerinnen und Schüler sammeln Gewässerproben aus ihrer Region und untersuchen diese im Unterricht, um sich der Bedeutung von gelösten Stoffen im Wasser bewusst zu werden. Sie lernen dabei Wasser als Lösungsmittel kennen, in dem Mineralsalze als Ionen hydratisiert werden können.

Neben den klassischen qualitativen Nachweisreaktionen arbeiten die Schülerinnen und Schüler mit kostengünstigen Wasseranalysekoffern. So können quantitative Daten gewonnen werden. Mit diesen Ergebnissen sind Aussagen über die Gewässerqualität möglich. Somit wird auch die Zusammenarbeit mit anderen Jahrgangsstufen möglich.

Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser

Wasseraufbereitung / Reinstoff Wasser (Chemie 8. Klasse)

Stofftrennung in der Praxis! Die Schülerinnen und Schüler recherchieren im Internet unterschiedliche Funktionsweisen von Wasseraufbereitungsanlagen. Inspiriert von der Recherche soll ein eigenes Konzept umgesetzt werden. Die Schüler sollen in drei Schritten eine verschmutzte Wasserprobe so gut wie möglich aufbereiten, um Trinkwasser zu erhalten.

Wasser ist ein Reinstoff, jedoch sind im Trinkwasser auch Mineralien gelöst, welche die Qualität des Wassers beeinflussen und lebenswichtig sind.  Die Herausforderung für die Schülerinnen und Schüler besteht also darin, nicht nur destilliertes Wasser zu gewinnen, sondern einen Aufreinigungsvorgang zu entwickeln, der trinkbares Wasser liefert.

Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser

Robotik

Der Wahlkurs Robotik vertritt im Projekt die Ingenieursabteilung. Hier werden im Auftrag der Projektklassen Maschinen maßgefertigt, die den Klassen dann bei der Durchführung der Experimente unter die Arme greifen.

Unter anderem wurde ein Waschroboter zur Automatisierung der Waschversuche gebaut. Zur Freude aller Beteiligten kann dabei von einem klassischen Unterrichtsbetrieb keine Rede sein.

Allgemeines zum Wahlkurs Robotik

Ziel des Wahlkurses Robotik im Rahmen von HoriZONTec ist der Bau von Maschinen/Robotern, die wie ihre „großen Brüder“ in der Industrie immer wiederkehrende und damit lästige Arbeitsschritte selbstständig und mit hoher Präzision durchführen, um die Forschergruppe damit zu entlasten und ihr Zeit für wichtigere Aufgaben zu geben.

Das Unterrichtsprinzip im Robotik-Kurs ähnelt am ehesten einer Lernwerkstatt. Für Neulinge gibt es Einführungsbeispiele und Arbeitsblätter, Erfahrene tüfteln direkt vor sich hin. Sehr häufig helfen sich bei Problemen die SchülerInnen gegenseitig weiter. Der Lehrer steht jederzeit als Berater zur Verfügung.

Automation von Forschungsprozessen Automation von Forschungsprozessen

Bau eines Waschroboters

Bei dem von Schülern so getauften „Waschroboter“ handelt es sich im Prinzip um ein Rührgerät, das gleichzeitig in vier verschiedenen Bechergläsern ein voreingestelltes Rührprogramm durchführt. Die Bauweise ist recht simpel: Der gesamte obere Teil, an dem die vier Motoren und der Controller befestigt sind, wird von oben auf die Grundplatte gestellt, in der in vier Aussparungen bereits die Bechergläser stehen. Durch einen Tastendruck wird das Rührprogramm gestartet, das vorgegebene Rührzeiten, Rührgeschwindigkeiten etc. einhalten kann.

Modellbeschreibung Waschroboter Modellbeschreibung Waschroboter

Bau einer Reinigungsanlage

Die Reinigungsanlage besteht letzten Endes aus vier unabhängigen Robotern:

  • Zuflussregulator
  • Abfüllschlauchmotorisierung
  • Transportroboter
  • Greif- und Kipproboter

Die Modelle sind per Bluetooth miteinander vernetzt, so dass ein unabhängiges Arbeiten ohne zusätzliche Verkabelung möglich ist.

Bau einer Reinigungsanlage Bau einer Reinigungsanlage

Physik

Der Physik-Projektteil beschäftigt sich mit der außergewöhnlich hohen Wärmekapazität von Wasser. Aufbauend auf dem von der 10. Klasse in Chemie erarbeiteten Modell des Wassermoleküls verstehen die Schüler die physikalischen Ursachen dieser besonderen Eigenschaft. Schließlich wird mit dem Waschvorgang eine der Hauptlinien des Projekts aufgegriffen.

Die Erkenntnis, dass durch geringere Wassermengen und Waschen bei tieferen Temperaturen eine deutliche Energieeinsparung zu erreichen ist, leistet einen wichtigen Beitrag zum Gesamtprojekt.

Französisch

Durch die Vernetzung des Fachs Französisch mit dem naturwissenschaftlich ausgerichteten Projekt werden Schülerinnen und Schüler des sprachlichen Zweigs für naturwissenschaftliche Fragestellungen sensibilisiert und motiviert.

Durch die länder- und grenzübergreifende Zusammenarbeit mit den Partnerschulen in La Mure/Frankreich wird das Thema Wasser in einen europäischen Kontext gestellt. Die Ergebnisse des deutsch-französischen Gemeinschaftsprojekts werden in einem zweisprachigen Leitfaden mit dem Titel: „ Wie kann ich Wasser sparen?“ zusammengefasst.

Kunst

Wasser: gestern, heute, morgen

Die Begrifflichkeit von Wasser erscheint auf den ersten Blick eindeutig, ist aber bei näherer Betrachtung sehr weit. Stichwörter hierfür wären u. a. Wasserqualität und Trinkwasser, aber auch die Reinigung von Körper und Geist, ebenso Wasser als Erholungseffekt an Fluss, See und Meer.

Der Wert der Verbindung Wasser ist in allen Bereichen unermesslich. Doch was wird morgen sein? Der Gedanke an die Zukunft der Menschheit ist immer mit dem Thema Wasser verbunden.

Das Bad in der Kunst

Wasserwerte – Messinstrumente, Tabellen, und, und, und …
Nein, im Fach Kunst wird der Wert des Wassers aus einem anderen Blickwinkel beleuchtet. Der Kunstsaal wird zum Schwimmbecken – das Eintauchen in die künstliche Unterwasserwelt verändert unsere alltägliche Sicht. Wir tauchen ein in die Welt der Kunstgeschichte, die den Wandel des Symbolgehaltes des Elements Wasser aufzeigt. Die Reinheit des Wassers bleibt dabei immer essentiell! Schließlich wollen wir auch in Zukunft noch baden gehen!

Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser BIldbeispiele BIldbeispiele

Zeichentrickfilm

Neben der Nutzung von Wasser im Alltag spielt heutzutage auch der Freizeitwert des kühlen Nasses eine große Rolle. Allein, mit Freunden und Familie suchen wir oft die Nähe von Wasser, sei es zur Erholung, für sportliche Betätigungen oder Freizeitbeschäftigungen.  Die im Unterricht entstandenen kurzen Sequenzen nehmen diese Aspekte spielerisch auf und zeigen einen vielfältigen Überblick der Wassernutzung.

Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser Interdisziplinäre Untersuchungen zum Thema Wasser

Wirtschaft

Bevor ein Produkt wie z. B. ein Waschmittel im Supermarkt verkauft wird, hat es einen langen Werdegang hinter sich. Am Anfang braucht es eine zündende Idee, die experimentell überprüft wird. Sind die Laborversuche erfolgreich und reproduzierbar, kann daran gedacht werden, die Idee bzw. das neu erforschte Produkt zu vermarkten. War zu Beginn noch die Frage, ob und wie das Produkt funktioniert, so stellt sich jetzt die Herausforderung, wie das Produkt im großen Umfang hergestellt und verkauft werden kann. Die Schüler erstellen einen Businessplan und lernen hierbei alle Details von der Gründung eines Unternehmens bis zur Einführung des Produkts in den Markt.

Durch die interdisziplinäre Zusammenarbeit mit dem P – Seminar-Chemie als „Forschungsabteilung“ können alltägliche Probleme in einem Betrieb zwischen Forschung / Produktion und Rechnungswesen gut verdeutlicht werden.

Auftakt

Um die Schülerinnen und Schüler auf das Thema „Nach uns die Sintflut?“ einzustimmen, werden sie mit einem wissenschaftlichen Scherz konfrontiert. Es handelt sich dabei um die mysteriöse Verbindung DHMO (Dihydrogenmonooxid). Den Schülern wird dabei nicht verraten, dass es sich dabei schlicht um Wasser handelt. Zu dieser Verbindung präsentieren die HoriZONTec-Lehrer beunruhigende Meldungen, die wie folgt lauten können:

  • Achtung: Bei direktem Kontakt mit technischen Geräten verursacht DHMO schwere Schäden!
  • „Viele Schüler am Otto-Hahn-Gymnasium in Marktredwitz sind permanent den Rückständen und Dämpfen des Reinigungsmittels Dihydrogenmonoxid (DHMO) ausgesetzt. Die betreffenden Eltern sind darüber nicht unterrichtet.“

Die Schülerinnen und Schüler werden aufgefordert, 10 weitere „Fakten“ über DHMO bis zum nächsten Treffen mit ihrer Lehrkraft zu recherchieren und das Phänomen in ihren sozialen Netzwerken zu diskutieren. (Um als Lehrkraft die online Konversation mitzuverfolgen, muss aus dienstrechtlichen Gründen die MEBIS–Plattform verwendet werden.)
Gemeinsam werden die Erfahrungen aus den Chats diskutiert.

Da das Projekt über das ganze Schuljahr verteilt ist und unterschiedliche Fachschaften sowie Jahrgangsstufen teilnehmen, wird bei den Auftaktstunden der Projektfahrplan mit dem Ziel „Wasserkongress“ vorgestellt. Jede Klasse erhält dabei Informationen über ihre Rolle im Gesamtprojekt durch die Fachlehrer.

Welche Rolle das ist, hängt vom jeweiligen Fahrplan ab, der sich je nach Themenstellung ergibt (siehe Grafiken zur didaktisch-methodischen Gliederung).

Wasserkongress

Der Wasserkongress ist eines der Kernstücke im „Milestone Matching“. Verschiedene Klassen und Schülergruppen sind zu Experten auf ihrem jeweiligen Gebiet geworden, sei es nun die chemische Wasseranalyse, das Automatisieren von Waschversuchen oder die Bestimmung des Saprobienindex bei der Gewässergüteuntersuchung.

Wie in den Abteilungen eines Betriebs oder bei der Zusammenarbeit unterschiedlicher Betriebe spielt das jeweilige Expertenthema eine bedeutende Rolle. Nach unseren Erfahrungen stellen die jeweiligen Experten gerne ihren Betrieb vor und erläutern den verantwortungsvollen Umgang mit der Ressource Wasser.

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