In den hier angebotenen Lerneinheiten werden traditionelle Konzepte des Optikunterrichts der Mittelstufe – die Reflexion am ebenen Spiegel und an Parabolspiegeln – im Rahmen von Kontexten der Bildung für nachhaltige Entwicklung (BNE) behandelt.
In der ersten Lerneinheit erfahren die Schüler:innen, dass einige in Gebirgstälern gelegene Bergdörfer (z. B. Viganella, Italien) im Winter über längere Zeiträume kein direktes Sonnenlicht erhalten.
In Schülerexperimenten überzeugen sich die Schüler:innen, dass mit einem auf dem Nordhang platzierten Spiegel im Winter das Sonnenlicht nach Viganella umgeleitet werden kann und wie bei der jeweiligen Sonnenhöhe der Spiegel auszurichten ist. Beim Umgang mit Experimentierspiegeln, die auf Winkelskalen angebracht sind, fällt auf: „Einfallswinkel gleich Reflexionswinkel“.
Beim Festigen und Vertiefen lernen die Schüler:innen innovative Tageslichtlenksysteme kennen. Diese erweisen sich als energiesparende und damit klimafreundliche Alternativen (bzw. Ergänzungen) zur elektrischen Innenbeleuchtung von Gebäuden.
Bei diesem Thema wenden die Schüler:innen ihre in der Lerneinheit 1 gewonnenen Vorkenntnisse über Heliostaten an. Sie erschließen sich den Aufbau und den Zweck eines Heliostatenfeldes sowie die weiteren Vorgänge in einem Solarturm-Energiewerk.
Dateien für 3D-Drucke von Parabolspiegeln:
Kann man mit vielen kleinen Spiegeln kochen?
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 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 werden in weiteren Schülerversuchen deutlich.
Beim Vertiefen und Transferieren lernen die Schülerinnen und Schüler u. a. die Clean-Cooking-Alliance als ein weltweites Projekt der Vereinten Nationen kennen – und damit die große Bedeutung des Solarkochens für eine nachhaltige Lebensweise.