In den hier angebotenen Lerneinheiten werden traditionelle Konzepte des Optikunterrichts der Mittelstufe - die Reflexion an ebenen Spiegel und an konkaven Parabolspiegeln - in authentischen Kontexten erschlossen.
In den Vertiefungsphasen setzen die Lernenden sich mit solarthermischen Geräten auseinander, die für die Nutzung in Privathaushalten gedacht sind - als Handlungsmöglichkeit für eine klimafreundliche Lebensführung.
Die Lerneinheiten sind in der vorliegenden Form ausschließlich für Lehrplan-Themenfelder konzipiert, die der Einführung in die Strahlenoptik dienen. Die konzentrierende Solarthermie als Technologiezweig der regenerativen Energiewirtschaft ist nicht berücksichtigt, da für ein Verständnis dieser Technologien neben optischem Fachwissen auch thermodynamisches Fachwissen erforderlich ist.
LERNEINHEIT: Licht ins Dunkel bringen!
In der ersten Lerneinheit erfahren die Schüler:innen, dass der in einem norditalienischen Gebirgstal gelegene Ort Viganella im Winter fast drei Monate lang kein direktes Sonnenlicht erhält.
In Schülerexperimenten überzeugen sich die Schüler:innen, dass mit einem auf dem Nordhang platzierten
Spiegel Sonnenlicht nach Viganella umgeleitet werden kann und wie bei der jeweiligen Sonnenhöhe der
Spiegel auszurichten ist. Und es fällt auf: „Einfallswinkel gleich Reflexionswinkel“.
Beim Festigen und Vertiefen lernen die Schüler:innen Gartenreflektoren und andere Lichtlenksystem als
klimafreundliche Alternativen (bzw. Ergänzung) zur elektrischen Innenbeleuchtung von Gebäuden kennen.
Handreichungen.pdf
LERNEINHEIT: Alles eine Frage der Konzentration – auch beim Licht!
Kochen oder Grillen mit vielen Spiegel – ist das möglich? In Schülerversuchen gehen die Kinder dieser Frage
nach und sie erkennen: Mit vielen linear angeordneten Spiegeln (einem „Fresnel-Kollektor“) kann Licht
gebündelt werden – wenn die einzelnen Spiegel jeweils adäquat ausgerichtet werden.
Doch es gibt Lichtverluste: Das zwischen den Spiegeln verlaufende Licht wird nicht genutzt, zudem schatten sich die Spiegel gegenseitig ab. Mit den Lösungsansätzen der Schüler:innen - möglichst viele möglichst kleine
Spiegel in krummliniger Anordnung - ist die gedankliche Grundlage für den Parabolspiegel gelegt. Dessen
Vorzüge gegenüber den zuvor erprobten Spiegelanordnungen werden in Schülerversuchen deutlich.
Grillen mit Sonnenenergie, oder wie bisher mit Gas oder Kohle? Mit dieser Fragestellung wird der Übergang von der Erarbeitung optischen Fachwissens zu einer überfachlichen Bewertung der Grillkultur und zum Themenfeld Klimawandel angeregt.
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