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Energetische Forschungsreise 1 (Szenario)

Für Kinder und Jugendliche von Grund-, Sekundar- und Oberschulen 

Icon-Energetische-1Wir beschäftigen uns im Rahmen des thematischen Umfeldes Erneuerbare Energien mit der Frage nach Strategien bei begrenzten Energieressourcen. Im Mittelpunkt unseres Interesses steht ein plötzlich eingetretener Ausfall des Hauptenergielieferanten (Generator; Motor), der durch entsprechende Strategien wie Energiesparmaßnahmen, Abschaltung von Geräten und Aufstellung von Energiebilanzen kompensiert werden kann. Letztlich wird sich unter Bemessung aller weiteren Faktoren wie Strömungsstärke der Spree, Windrichtung, Windgeschwindigkeit, Geschwindigkeit des Schiffes und energetische Verbrauchswerte eines Elektromotors als Ersatzantrieb zeigen, ob es gelingt, das Schiff nach vier Stunden wieder wohlbehalten in den Heimathafen zu manövrieren. Das Szenario erinnert an wirkliche Ereignisse - etwa ein Fischkutter oder ein Containerschiff, bei dem in Küstennähe die Hauptmaschine ausfällt und die Gefahr einer Havarie besteht. Wir versuchen im Rahmen zweier konkurrierender Teams das Problem Umgang mit „begrenzten Ressourcen" kreativ zu lösen und damit eine „Katastrophe" für die Schiffsbesatzung abzuwenden.

Naturwissenschaftlich orientierte Unterrichtseinheiten auf dem Jugendforschungsschiff in Berlin-Tegel mit 12 bis 30 Kindern, Jugendlichen, Erwachsenen (1 oder 2 Begleitpersonen/Lehrer).

Das naturwissenschaftliche Szenario zur Energie erfordert einen zeitlichen Aufwand von 4 bis 5 Stunden. Kosten pro Schüler: 12 Euro

Anbei finden Sie einen Überblick über unsere anderen naturwissenschaftlichen Module:

M 1 Gewässerökologie (4 Stunden) - 8 Euro (Tegel) - das ist unser universell anwendbares Modul für alle Klassenstufen - es besteht aus drei Teilmodulen

  • Mikrobiologie der Gewässer (Carl Zeiss-Mikroskope Primostar max. 1000 x Vergrößerung; Identifizierung des Zoo- und Phyto-Planktons, Bestimmung von Leitorganismen)
  • Chemie der Gewässer (pH-Wert, Phosphat, Ammonium, Nitrit, Nitrat, Wasserhärte, Sauerstoffgehalt etc.)
  • Physik der Gewässer (Messung von Sichttiefen, Wassertiefen, Fließgeschwindigkeit, Temperaturen, u.a.)
  • Ausfahrten mit dem Beiboot Alexander von Humboldt zwecks Probenentnahme und Messung nur am Standort Tegel
  • Beurteilung der Wassergüte anhand gemessener Parameter
  • drei Modulblätter + 4 Tafeln + Fachliteratur

Weitere Optionen je nach Klassengröße und Wunsch (ab 18 Teilnehmer nehmen wir grundsätzlich ein weiteres Modul hinzu).

M 2 Wetteranalyse (1 - 1,5 Stunden)

M 2 Wetteranalyse (1 - 1,5 Stunden)

  • Aktuelle Wetterbeobachtungen (Luftdruck, Temperatur)
  • Online-Recherche nach europaweiten Luftdruckwerten
  • Erstellung einer Isobarenkarte
  • Erstellung der aktuellen Wetterkarte mit prognostizierten Windstärken und Windrichtung sowie Festlegung von Hoch- und Tiefdruckgebieten
  • zwei Modulblätter + aktueller Wetterbericht aus Zeitung

 

M 3 Saprobienindex (1 – 1,5 Stunden) – nur für Oberstufenschüler

M 3 Saprobienindex (1 – 1,5 Stunden) – nur für Oberstufenschüler

  • Entnahme von Lebendproben aus der Spree und dem Tegeler See
  • Analyse der Proben auf Makro-Ebene
  • Berechnung des Saprobienindex anhand der gefundenen Mikro-Organsimen
  • Einordnung in Gewässergüteklassen
  • 2 Modulblätter + 12 Tafeln + Fachliteratur

M 4 Müll-Projekt (1 Stunde)

M 4 Müll-Projekt (1 Stunde)

  • Sammlung und Analyse von Müllarten am Tegeler See
  • Einordnung in den bordeigenen „Müll-O-Meter“
  • zwei Modulblätter

M 5 Ornithologie (1 Stunde)

M 5 Ornithologie (1 Stunde)

  • Ausfahrt in die Bucht an der Malche
  • Beobachtung der dort vorkommenden Vogelarten mit Schwerpunkt Wasservögel mittels Ferngläser
  • ein Modulblatt + Tafel + Bestimmungsbücher

M 6 Fisch & Co (1 Stunde)

M 6 Fisch & Co (1 Stunde)

  • Ausfahrt an festgelegte Stellen des Tegeler Sees
  • Ausbringen des Grundnetzes
  • Fangen von Kleinfischen und Bestimmung - die Fische werden anschließend wieder freigelassen
  • Ergänzende Beobachtung auch mithilfe von Aquascopes
  • ein Modulblatt + Tafel + Bestimmungsbücher

 

M 7 Wasserpflanzen und Pflanzen an Land (1 Stunde)

M 7 Wasserpflanzen und Pflanzen an Land (1 Stunde)

  • Bestimmung von Wasser- und Landpflanzen an der Uferpromenade
  • Ergänzende Beobachtung auch mithilfe von Aquascopes
  • ein Modulblatt + Tafel + Bestimmungsbücher

 

M 8 Vertiefte Planktonbeobachtung (1,5 Stunden)

M 8 Vertiefte Planktonbeobachtung (1,5 Stunden)

  • Ausfahrt mit dem Beiboot und Planktonentnahme in verschiedenen Tiefen mittels Ruttner-Sammler.
  • Qualitative oder quantitative Analyse des Planktons an Bord
  • 2 Modulblätter + Tafeln + Bestimmungsliteratur

 

M 9 Erneuerbare Energien (4 Stunden) - 8 Euro

M 9 Erneuerbare Energien (4 Stunden) – 8 Euro

Wir nutzen:

  • Windenergie (200 Watt-Windgenerator neuester Generation)
  • Photovoltaik (5 x 200 Watt; 1 x 200 Watt; 4 x 200 Watt)
  • Speichermedien (6 Batterien à 180 Ah)

Wir bieten:

  • Verbrauchsszenarien (Messung von Energieerträgen und Verbrauch - Diskussion von Insellösungen, Speicherungsmöglichkeiten)
  • Diskussion gesellschaftspolitischer Rahmenbedingungen
  • Derzeit noch in der Entwicklung (steht voraussichtlich ab April 2013 zur Verfügung)
  • 3 Modulblätter + Fachliteratur

M 10 Katastrophen-Szenario Gewässerunfall (4 - 5 Stunden) – 12 Euro

M 10 Katastrophen-Szenario Gewässerunfall (4 - 5 Stunden) – 12 Euro

  • Analyse eines fiktiven Unfalls mit erheblichen Auswirkungen auf die Trinkwasserqualität
  • Nachbildung eines Szenarios auf Grundlage von ERMA (Electronic Risk Management Architecture) mit Bezug auf das gleichnamige EU-Verbund-Projekt von FIT (Fraunhofer Institut für Angewandte Informationstechnik, St. Augustin)
  • Messung diverser Parameter (Strömungsgeschwindigkeit, chemische Verunreinigung)
  • Lobbyarbeit und Informationspolitik gegenüber der Bevölkerung (Verständnis gesellschaftspolitischer Zusammenhänge)
  • Eignet sich nur für Schüler ab Klassenstufe 10 und für Oberstufenkurse auch der Gesellschaftswissenschaften und Politikwissenschaften
  • acht Modulblätter + Karten

 

M 11 Sauerstoffgehalt und Sauerstoffsättigung (1 - 1,5 Stunden) - nur für Oberstufenschüler

M 11 Sauerstoffgehalt und Sauerstoffsättigung (1 - 1,5 Stunden) - nur für Oberstufenschüler

Die Konzentration des im Wasser gelösten Sauerstoffs ist von größter Bedeutung. Sauerstoff ist Lebensgrundlage für alle Wasserlebewesen. Ohne Sauerstoff bilden sich aufgrund anaeroben Abbaus toxische Stoffe - Oberflächenwasser sollte einen Mindestgehalt von 5 mg/l gelösten Sauerstoff aufweisen.

Wir ermitteln den Sauerstoffgehalt und die Sauerstoffsättigung

Eignet sich für Schüler ab Klassenstufe 9 - erfordert genaueste Messungen und Berechnungen - Umgang mit Säure - für kleine Teilgruppen bis 6 Personen

  • zwei Modulblätter

M 12 Humboldt bound (6 - 8 Stunden) – 16 Euro

M 12 Humboldt bound (6 - 8 Stunden) – 16 Euro

  • Naturwissenschaftliche Exkursion in Form eines interaktiven Reality-Game mit zahlreichen Messungen und Spielen im Zusammenhang der Forschungsreisen Alexander von Humboldts (1. Hälfte 19. Jahrhundert) nach Südamerika (Seeweg Tegeler See) und Sibirien (Landweg Tegeler Forst).
  • Partielle Anwendung der angebotenen Module Mikrobiologie, Chemie, Physik, (Messinstrumente und Methoden)
  • Erlebnisreiche Reise mit hohem Erkenntniswert für alle naturwissenschaften Zusammenhänge
  • 1 Expeditionsbuch, 3 Modulblätter + 23 Tafeln

Grundsätzliches

Grundsätzlich:

Unsere Angebote sind variabel auf die Ansprüche der Jahrgangstufen 3-13 angepasst, frei kombinierbar und buchbar für Gruppen bis etwa 30 Personen.

Wir nehmen Messungen vor, vergleichen diese mit Standardwerten, wir versuchen Kleinstlebebewesen des Phyto- und Zoo-Planktons zu identifizieren. Für Leistungskurse können wir außerdem einen Saprobienindex erstellen lassen und auch den Sauerstoffgehalt messen. Wir arbeiten je nach Klassenstärke in zwei oder drei Gruppen, so dass jeder Teilnehmer alle Themen gleichermaßen mitbekommt. Für diese sehr intensive Auseinandersetzung werden rund 4 Stunden benötigt (eine oder zwei kleine Pausen sollten eingeplant werden). Unsere Forschungen sind besonders an Methoden des Messens und Beobachtens orientiert und können auf spielerisch-ernsthafte Weise den schulischen Unterricht ergänzen. Wichtig ist uns dabei eine eigenverantwortliche, experimentelle, zugleich aber auch kontrollierte Vorgehensweise. Unsere Module eignen sich für Schüler von Grundschulen bis hin zu den letzten Klassen der Oberstufe. Wir arbeiten mit Studentenmikroskopen Primostar von Carl Zeiss (max. 1000 x Vergrößerung), mit dem mobilen Wasserlabor von Aquanal, einem Leitfähigkeitsmessgerät und zahlreichen anderen Geräten und Instrumenten. An Bord befindet sich außerdem eine funkgesteuerte, komplexe Wetterstation. Die von uns erhobenen Daten fließen in ein Langzeit-Monitoring ein. Je nach Interesse können wir auf Aspekte der Seemannschaft, auf das Schiff sowie auf den Aspekt Rettungsmittel eingehen (Rettungsringe, Anlegen von Rettungswesten etc.). Je nach Kenntnissstand werden wir uns auch mit dem Thema Wetter befassen.

Die gewässerökologischen Untersuchungen kann sowohl mit Grundschülern ab Klasse 3 als auch mit älteren Schülern der Mittel- und Oberstufe stufe durchgeführt werden. In Tegel fahren die Gruppen mit unserem Beiboot Alexander von Humboldt zur Probenentnahme verschiedene Stellen im See an, die dann an Bord analysiert werden. Zeitlicher Aufwand insgesamt: Rund vier Stunden. Unkostenbeitrag pro Schüler: 8 Euro (schließt die an Bord befindlichen Verbrauchsstoffe, Reagenzien, Unterrichtsmaterialien, Nutzung des Beibootes A.v. Humboldt und W.v. Humboldt etc. ein). Die Betreuung erfolgt durch akademische Fachkräfte aus dem Bereich Biologie/Chemie (in der Regel drei Fachkräfte, u.a. zwei Studienrätinnen Chemie, Biologie, ein Physikochemiker, BTA, FÖJ, ÖBFD oder PraktikantIn) - die begleitenden Lehrer können uns unterstützen oder zusammen mit den Schülern arbeiten. Der Unkostenbeitrag für die Veranstaltungen kann auch über die schuleigenen Fördervereine, über das Personalkostenbudget an der Schule oder sonstige Töpfe organisiert werden - auf dem Schiff werden Kernkompetenzen schulischer Inhalte vermittelt - es handelt sich um ernsthaften Unterricht, der Spaß machen darf/soll

 

 

Aktivitäten

  1. Teilung in zwei Teams à 12 bis 14 Schüler mit binnendifferenzierten Gruppen und spezifischen Arbeitsaufgaben
  2. Team A

    1. Technik-Gruppe für den Bereich Erneuerbare Energien (die Technik-Gruppe geht nach Absolvieren ihrer Aufgaben in die Krisen- und Politgruppe über)
      1. Bemessung der Windrichtung und Fließgeschwindigkeit der Spree mit einfacher Logge und Kompass vom Schiff aus
      2. Bemessung der elektrischen Verbraucher an Bord
      3. Bemessung des Energieeintrags für die Solar- und die Windkraftanlage
      4. Wert der gespeicherten Energie in den Batterie
    2. Krisen-Gruppe für den Bereich Krisenmanagement
      1. Zusammenfassung der Situation im Hinblick auf das Gefährdungspotential für Schiff und Besatzung (Analyse des verbleibenden Zeithorizontes aufgrund der Daten der Technik-Gruppe zu Fließgeschwindigkeit, Windstärke etc.)
      2. Zusammenstellung von Energiebilanzen
      3. Verbrauchsbilanz für einen Ersatzelektromotor mit einer Stärke von 1,4 KW
      4. Information relevanter Stellen zwecks Anforderung von Hilfsangeboten: Polizei, WSA, Wasserschutzpolizei
      5. Information der Politik- und Verwaltungsgruppe
    3. Polit- und Verwaltungsgruppe für die Zusammenstellung, Beurteilung und Kommunikation der Ereignisse
      1. Erstellung einer Notfallrolle im Hinblick auf die elektrischen Verbraucher – gestufte Abschaltung von bestimmten Geräten, um einen Not-Energiehaushalt aufrecht zu halten
      2. Zusammenfassung der Situation und Erstellung eines Notfallplans für die Besatzung
      3. Prioritäre Angelegenheiten bei der Information der Besatzung
      4. Verfassen von öffentlichkeitswirksamen Informationen
      5. Darstellung der Informationen bei relevanten Medien
  3. Team B

    Synchron zu Team A
  4. Diskussion der Ergebnisse nach Ende der Versuchsanordnung

    Jedes Team stellt seine Arbeitsergebnisse vor – die Ergebnisse werden im Hinblick auf das Lösungsverhalten, auf die Organisationsstruktur und den Erfolg der prozessualen Umsetzung hin evaluiert. Es muss deutlich werden, inwieweit das Katastrophen- und Informationsmanagement funktioniert hat bzw. welche Teilerfolge erzielt werden konnten. Analyse möglicher Fehler (Übermittlungsfehler, Stressfaktoren, Gruppendynamische Prozesse).
  5. Pädagogischer Hintergrund

    Für das Teilprojekt „„Begrenzte Ressourcen"" auf einem Schiff sollen in kooperierenden und konkurrierenden Teams Lösungsstrategien erarbeitet werden. Die Teams arbeiten in Echtzeit und mit einem begrenzten Zeitbudget (4 Stunden) an der Lösung eines erheblichen Gefährdungsproblems. Für die Lösung des Problems werden Fähigkeiten und Fachkenntnisse im Bereich Physik mit Schwerpunkt Erneuerbare Energien benötigt (Photovoltaik, Windenergie), Erstellung von Verbrauchsbilanzen für unterschiedliche Geräte, Speicherung von Energie und Strategien der Energieverminderung. Gleichermaßen wichtig sind gute Medienkompetenzen für die Bereiche Öffentlichkeitsarbeit, Internetrecherche und Mobilisierung öffentlicher Hilfseinrichtungen. Für die Bewältigung der inszenierten Krise im „Ressourcen-Szenario" sind zudem entwickelte soziale Fähigkeiten wie Teambuilding und solidarisches Handeln, zugleich aber auch Entschlossenheit, Führungsstärke und Entscheidungskraft erforderlich. Für die Arbeit der Teams gegen- und miteinander werden moderne Kommunikationsmittel eingesetzt: PC für Internetrecherche und für die Zusammenstellung von relevanten Informationen bei der Beurteilung der Problemlage – PC und Beamer für die Darstellung und Kommunizierung von Inhalten im Sinne eines Organisations- und Krisenmanagementes - Mobiltelefone für die Kommunikation und Übertragung von Informationen an die Teammitglieder an Bord sowie über die mitgeführten Beiboote.

    Die für das Mixed Reality Game benötigten Kompetenzen setzen bei spezifischen Fähigkeiten und Interessen der Kinder und Jugendlichen ein, sie nutzen deren soziale und fachliche Kenntnisse, legen zugleich auch Defizite frei, was Auswirkungen auf das gruppendynamische Miteinander hat. Die einzelnen Kompetenzen können auch im Hinblick auf berufsspezifische Interessenlagen definiert werden (Laborant, Biologe, Physiker, Messtechniker, Berater, Techniker und Installateur im Bereich Photovoltaik oder Gewässermanagement; schiffsspezifische Berufsfelder wie Maschinist, Schiffsführer, Matrose, Servicepersonal, weiterhin PR-Berater; Assistenz Geschäftsführung, Sekretariat ....)
  6. Vor- und Nachbereitung des Szenarios

    Um das Szenario für das jeweilige Fach und für die erforderlichen Kompetenzen erfolgreich und motivationssteigernd abschließen zu können, sollten die Teilnehmer eine Mindestvorbereitung erhalten bzw. es sollte im Vorfeld durch die Fachlehrer geprüft werden, ob die jeweiligen Kompetenzen im Bereich Medien und für die Physik- oder Biologiethemen vorhanden sind. Mit dem interdisziplinären und interaktiven Szenario sollen die unterschiedlichen Fähigkeiten getestet und gefestigt werden. Insbesondere sollten die „Chronisch Desinteressierten" sowie die „Pfadfinder" (Uwe Pfennig. „Schein und Sein – Evaluation von Modellprojekten", München, Tagung Lernort Labor, November 2009) erreicht werden. Weiterhin soll mit diesem Angebot das noch weitgehend verbreitete Genderproblem (geringeres Interesse von Mädchen im Bereich NaWi) kompensiert werden.

    Sehr wichtig ist insbesondere die Nachbereitung. Studien zur Evaluation von Modellprojekten im Technik- und NaWi-Bereich zeigen, dass sich interdisziplinär und gesellschaftlich verortete Zusammenhänge besser als rein fachliche Angebote zur Vermittlung eignen. Als geeignet haben sich zudem Informationen zum jeweiligen Berufsbild und die Vermittlung von realen Anforderungen und Tätigkeiten im jeweiligen Beruf erwiesen (Pfennig 2009). Praktische Informationsgehalte und praxisorientierte Didaktik sind daher im Hinblick auf die Nachbereitung wichtige Motivlagen für die Teilnehmer. Sie können zu einem besseren Selbstkonzept der Teilnehmer in dem jeweiligen Technikbereich führen. Bei der Nachbereitung sollten diese Aspekte mit der Gruppe diskutiert werden und evtl. auch Hinweise auf Möglichkeiten zu einem Praktikum in einem einschlägigen Unternehmen geliefert werden

    Rückfahrt zum Liegeplatz

    Auschecken/Abfahrt: Nach Absprache Anlegen am Oberbaum/Oberbaumbrücke Ecke Mühlenstraße 80 in 10243 Berlin-Friedrichshain bzw. Wilhelminenhofstraße – Campus Hochschule für Technik und Wirtschaft

Leistungen und weitere Angaben

  • Schiffsmiete inklusive Schiffsführer und Matrose
  • Laufende Betriebsmittel (Diesel etc.)
  • Schiffsversicherung mit Deckung gegen Sach- und Personenschäden (3.000.000,00 Euro)
  • Erlebnispädagogische Zusatzarrangements in Absprache mit der Betreuung