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Stoff- und Energieumwandlungen

Stoff- und Energieumwandlungen

09.02.2021

Das Lernobjekt beinaltet ein Unterrichtsszenario zum Thema "Stoff- und Energieumwandlungen beim Kreislauf Photosynthese-Zellatmung, Sek. II (Chemie & Biologie)". Die Verlinkungen in der Datei "Lehrerinformation" führen zu Lehr- und Lernmaterialien auf den Webseiten der Bergischen Universität Wuppertal. Neben der Pdf-Version liegt das Material auch in bearbeitbarer Form vor.


INFO für Lehrerinnen und Lehrer: Unter dem folgenden Link finden Sie eine Unterseite mit digitalen Materialien zum o.g. Thema. Die adressierten Fachinhalte und lehrplankonformen Inhaltsfelder sind in dem Textblock unter den Versuchen und den Links zu den einzelnen Materialiengruppen angegeben.


https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/de/experimente/homogene-photokatalyse-in-photo-blue-bottle-experimenten.html#c16866.


SZENARIO für Schülerinnen und Schüler: Man schreibt das Jahr 2049. Vor 30 Jahren demonstrierte die Jugend weltweit unter dem Motto fridays for future für eine klimafreundliche Zukunft. Aus der damaligen Schuljugend hat sich eine Generation von Forschern, Ingenieurinnen, Technikern und Journalistinnen herangebildet, die klimafreundlich und nachhaltig sowohl elektrische Energie bereitstellen, als auch synthetische Treibstoffe für Fahr- und Flugzeuge nutzen. Diese werden jetzt aus Wasser und Kohlenstoffdioxid mit Solarlicht als einziger Energiequelle hergestellt.


Das wurde möglich, weil sich Schülerinnen und Schüler bereits Anfang der 2020-er Jahre während und nach der Corona Pandemie mit Möglichkeiten der künstlichen Photosynthese befasst hatten. So erschlossen sie science for future zunächst mithilfe von digitalen Materialien.


Im learning@home können Schülerinnen und Schüler motiviert durch dieses Szenario Experimente und vorläufige Erkenntnisse zum Titelthema in folgenden Schritten erschließen:


1. Die Lernenden starten direkt auf der folgenden Unterseite und sehen sich dort zuerst den vertonten Lehrfilm „Photosynthese - ein Fall für zwei, Teil 1“ (6:34 min) an. 


https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/de/filme-videos/photoredoxreaktionen/photosynthese-ein-fall-fuer-zwei-teil-1-von-2.html


2. Die Lernenden lesen nun aus dem unten verlinkten Unterrichtsbaustein die Seiten 138-139 über Modellexperimente ganz allgemein; anschließend bearbeiten sie die Aufgabe aus der Unterschrift in B5 von dieser Seite, die sich speziell auf Photo-Blue-Bottle als Modellexperiment bezieht.


https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/fileadmin/Chemie/chemiemitlicht/files/QR_files/6_12/3367-025-026-kohlenstoffkreislauf.pdf


3. Anschließend bearbeiten sie von der unten verlinkten Seite das Arbeitsblatt „Photo-Blue-Bottle - Ein Modellexperiment zum Kohlenstoffkreislauf in der belebten Natur“. Bei Bedarf können sie die experimentellen Phänomene und Erklärungen des Sprechers durch Wiederholung von Sequenzen aus dem Lehrfilm von 1. abrufen.


https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/fileadmin/Chemie/chemiedidaktik/files/material/koffer/photo-like/de_de/ab34-photo-blue-bottle-kreislauf-sek2.pdf


4. Als nächstes wird das unten verlinkte Arbeitsblatt „Photo-Blue-Bottle - Ein Modellexperiment zur Energieumwandlung und -speicherung in einer lichtgetriebenen Konzentrationszelle“ bearbeitet. Auch hier kann auf die Phänomene und Erklärungen aus dem Lehrfilm von 1. zurückgegriffen werden.


https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/fileadmin/Chemie/chemiedidaktik/files/material/koffer/photo-like/de_de/ab5-photo-blue-bottle-elektrochemie-sek2.pdf


5. Die Lernenden erschließen weitere Experimente und fachliche Inhalte in den unten verlinkten Medien. Das sind der Lehrfilm a) „Photosynthese - ein Fall für zwei, Teil 2“ (6:57 min), die Videos b) – d) zur Reduktion von Methylenblau sowie zur photokatalytischen Wasserstoff-Herstellung mit dem PBB-Experiment und die Artikel e) und f), die als pdf-Dateien aufrufbar sind.


a)    https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/de/filme-videos/photoredoxreaktionen/photosynthese-ein-fall-fuer-zwei-teil-2-von-2.html


b)    https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/de/filme-videos/photoredoxreaktionen/methylenblau-ent-und-rueckfaerbung-mithilfe-des-pbb-experiments.html


c)     https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/de/filme-videos/photoredoxreaktionen/photochemische-wasserstoff-herstellung-mit-dem-pbb-experiment-in-der-eintopfzelle.html


d)    https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/de/filme-videos/photoredoxreaktionen/photokatalytische-herstellung-von-wasserstoff.html


e)    https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/fileadmin/Chemie/chemiedidaktik/files/publications/pdn_5_62_13-akku_leer-licht_an.pdf


f)      https://chemiemitlicht.uni-wuppertal.de/fileadmin/Chemie/chemiemitlicht/files/texts/CUS-3_2019-unterwegs-zur-kuenstl-photosynthese.pdf


6. Die Lernenden eines Biologiekurses erstellen auf der Grundlage von 5. arbeitsteilig Präsentationen zu den Funktionen von Chlorophyll und beta-Carotin bei der natürlichen Photosynthese und zum Experiment mit Methylenblau als Modellsubstanz für NADP+. Dabei können sie auch Ausschnitte mit Experimenten und Modellanimationen aus den Videos und Lehrfilmen einbauen.


7. Die Lernenden eines Chemiekurses erstellen auf der Grundlage von 5. arbeitsteilig Präsentationen zur photokatalytische Wasserstoff-Herstellung mit dem PBB-Experiment in der Zweitopf- und in der Eintopfzelle.  Dabei können sie auch Ausschnitte mit Experimenten und Modellanimationen aus den Videos und Lehrfilmen einbauen.


Detaillierte Informationen von Prof. Tausch finden Sie im Anhang.


Produzent
Prof. Dr. Michael W. Tausch
Chemie und ihre Didaktik
Bergische Universität Wuppertal
42119 Wuppertal
Gaußstraße 20
mtausch@uni-wuppertal.de




Datei-Anhänge:

0-Workshop Photo-MINT_cml_1_Sek.II__29.01.2021.pdf
Lehrerinfo_Photosynthese-Zellatmung.pdf
Lehrerinfo_Photosynthese-Zellatmung.docx



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