Energie und Klimaschutz in Schulen

Transkript

1 Materialien zur Gestaltung eines Workshops Thema Energie Jahrgangsstufe 3/4

2 Impressum Herausgeber Senatsverwaltung für Umwelt, Verkehr und Klimaschutz Sonderreferat Klimaschutz Brückenstraße Berlin Ansprechpartnerin: Corina Conrad-Beck Alle Informationen zum Angebot Energie und Klimaschutz in Schulen finden sich im Internet unter Ansprechpartner für die Workshop-Materialien SWiM Bildung UG (haftungsbeschränkt) Sachsendamm Berlin Ansprechpartner: Franziska Gensch Tel.: 030 / franziska.gensch@swim-bildung.de Berliner Energieagentur Französische Str Berlin Ansprechpartnerin: Susanne Kramm Tel.: 030 / kramm@berliner-e-agentur.de Bildnachweis Berliner Energieagentur: Keyvisual/Titelseite Pixabay.com: Arbeitsblatt: TV, Heizung, Burger SWiM Bildung: Anleitung: Windrad Berlin, Oktober 2017 Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter

3 Lehrkräfte-Handreichung 1. Inhaltsbeschreibung Der Workshop bietet Schülerinnen und Schülern der 3. und 4. Klasse einen ersten Zugang zum Thema Energie. Die Schülerinnen und Schüler lernen die unterschiedlichen Formen von Energie kennen. Hierbei wird der Bezug zur Lebenswelt durch Beispiele aus dem Alltag hergestellt. Die Schülerinnen und Schüler setzen sich bei einem Brainstorming mit der Definition von Energie auseinander und überlegen sich, wo verschiedene Energieformen zu finden sind. Außerdem lernen sie die Begriffe Energieumwandlung und Energienutzung und konkrete Beispiele dafür kennen. Das Erlernte kann durch ein selbst gebasteltes Windrad gesichert werden. Bitte verwenden Sie die Bausteine bedarfsgerecht (einzeln oder als Block) zur Gestaltung Ihrer Unterrichtseinheiten und Workshops. Lernziele Die Schülerinnen und Schüler können Energie definieren. Die Schülerinnen und Schüler können zwischen verschiedenen Formen von Energie unterscheiden und anhand von Beispielen die Unterschiede verdeutlichen. Die Schülerinnen und Schüler können Möglichkeiten zur Energiegewinnung näher erläutern. 2. Inhaltsübersicht Baustein 1: Was ist Energie? - Begriff und Formen von Energie erarbeiten, Beispiele im Alltag finden - Vorlage Memory Wo finden wir welche Energieform im Alltag? Baustein 2: Strom aus Windkraft, Windrad basteln - OH-Folie Wir basteln ein Windrad Baustein 3: Energieformen und Nutzung/Vorkommen zuordnen - Arbeitsblatt Verschiedene Formen von Energie Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 1

4 3. Zeitplan (insgesamt ca. 90 Minuten) Lehrkraft Schüler *innen Material / Nutzung Bemerkung Didaktische Begründung Baustein 1: Was ist Energie? Begriff und Formen von Energie erarbeiten, Beispiele im Alltag finden, Memory Aufwand: ca min Brainstorming zum Begriff Energie Fazit: Was fällt euch zum Thema Energie ein? / Welche Dinge fallen dir ein? Was kann alles viel Strom verbrauchen? geben Antworten Tafel Begriff Energie an die Tafel schreiben Genannte Begriffe festhalten, z. B. Heizung, Handy aufladen, Kochen, Licht einschalten Einführung in das Thema Aktivierung der SuS Der Begriff Energie ist gar nicht so einfach zu definieren. Wir erarbeiten den Begriff heute und klären die Zusammenhänge dazu. Ggfs. Hilfestellung geben (siehe Lehrkräfte- Handreichung) Definition für Energie an die Tafel Energie ist die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Beispiele für Energieformen erarbeiten Energie tritt in unterschiedlichen Formen auf. Welche Energieformen kennt Ihr? Hören zu, geben Antworten Tafel: - Strom - Wärme - Bewegung - Chemische Energie Die Definition wird für die SuS lebendig, wenn sie durch Beispiele belegt wird. Alternativ: Farbige Zettel mit Energieformen vorbereiten Mögliche Binnendifferenzierung Alternativ: Kennt Ihr folgende Begriffe? Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 2

5 Lehrkraft Schüler *innen Material / Nutzung Bemerkung Didaktische Begründung Memory spielen Einteilung in kleine Arbeitsgruppen und Memory gruppenweise austeilen Hilfestellung geben und Erfolge würdigen Spielen Memory Vorlage Memory Memory- Vorlage drucken, zerschneiden und evtl. laminieren Baustein 2: Strom durch Windkraft Woher kommt Strom? Windrad basteln Aufwand: ca. 40 min Erzeugung und Nutzung von Strom erarbeiten Woher kommt der Strom und wie nutzen wir ihn? Lösung Sie müssen erzeugt werden und irgendwie zu uns nach Hause gebracht werden, damit wir heizen oder kochen können. überlegen / nennen Möglichkeite n der Stromerzeug ung Tafel Motivation und Begründung für das nachfolgende Basteln Alltagsbezug Alternativ oder zusätzlich: Woher kommt die Wärme? Eigenständige Erarbeitung und Ergebnissicherung Vertiefung des Themas Umwandlung von Kohle in Strom im Kraftwerk, dann Transport über Stromleitungen in unsere Häuser. Wie nutzen wir sie? Solarenergie: Solaranlagen wandeln die Energie der Sonne in Strom (oder Wärme) um. Fokus Windenergie: ein Windrad kann Wind in Strom umwandeln Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 3

6 Lehrkraft Schüler *innen Material / Nutzung Bemerkung Didaktische Begründung Basteln anleiten Fazit Jeden Bastelschritt deutlich von vorne zeigen Energie des Windrads besprechen. Basteln ein eigenes Windrad Ergebnissich erung OH-Folie Wir basteln ein Windrad Farbiges Papier (quadratisch) Nadeln SuS bes. beim Befestigen mit der Nadel unterstützen Lehrkräfte- Handreichung Haptische Auseinandersetzung mit dem Thema Ergebnissicherung Strohhalme Baustein 3: Wo wird welche Energieform genutzt? Zuordnung von Energieformen zu Alltagsgegenständen Aufwand: ca min Aufgabe anleiten Arbeitsblätter verteilen und ggfs. beim Ausfüllen unterstützen Füllen leere Felder im Arbeitsblatt aus Arbeitsblatt Verschiedene Formen von Energie Kann je nach Schülergruppe optional eingesetzt werden. Anwendung des Gelernten 4. Hintergrund zu Baustein 1 Definition und Anwendung von Energie Definition: Energie Energie wird genutzt, um einen Körper zu bewegen oder zu beschleunigen, um einen Stoff zu erwärmen, um elektrischen Strom fließen zu lassen, um einen Körper zu verformen oder um elektromagnetische Wellen abzustrahlen. Für Menschen ist Energie eine zwingende Lebensbedingung. Energie kann in verschiedenen Energieformen vorkommen. Dazu gehören u. a. elektrische Energie (Strom), mechanische Energie (kinetische oder Bewegungsenergie) chemische Energie thermische Energie (Wärme). Energieerhaltungssatz: Energie kann von einer Form in eine andere umgewandelt werden. Dabei bleibt die gesamte Energiemenge stets erhalten möglicherweise in mehreren Energieformen. Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 4

7 Energie im Alltag Energie kommt überall im Leben vor in Lebewesen, in Luft und Wasser, in Gegenständen und Rohstoffen, im Weltall und auf dem Meeresgrund. Manche Energieformen können wir uns nutzbar machen, z. B. Strom, Wärme und Energie zur Umwandlung von Stoffen. Wir gewinnen Strom und Wärme zum Beispiel aus Kohle, Holz, Erdöl und Erdgas sowie aus Wind, Sonne oder fließendem Wasser. Beispiele für die Umwandlung von Energie Bewegungsenergie eines Flusses wird in einer Talsperre in Strom umgewandelt. Chemische Energie, die in Kohle oder Holz gespeichert ist, wird durch Verbrennung in einem Kraftwerk in Wärme umgewandelt. Chemische Energie von Benzin wird in einem Motor in Bewegung umgewandelt. Anwendung / Vorkommen verschiedener Energieformen Strom: elektrische Geräte wie Handy, Waschmaschine, Computer, Playstation Wärme: Heizung, Sonne, Lagerfeuer, Kerze, Körper, Badewanne, Mittagessen Bewegung: S-Bahn, Fahrradfahren, Müllabfuhr, Fließen der Spree, Wind, Auto 5. Exemplarisches Tafelbild zu Baustein 1 Was ist Energie? Strom Woher kommt Strom? - Kraftwerk, - Solarenergieanlage, - Windrad, - Steckdose Wie nutzen wir Strom? - Fön - Kühlschrank - Waschmaschine - Elektroauto - Straßenlaterne Wärme Woher kommt Wärme? - Sonne - Heizkörper - Lagerfeuer - Kochtopf Wie nutzen wir Wärme? - um Räume zu heizen - um Grillgemüse zu garen - um Stahl zu schweißen Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 5

8 6. Hintergrund zu Baustein 3 Strom durch Windkraft Wind besitzt Bewegungsenergie. Das lässt sich feststellen, wenn z. B. unser Regenschirm weggeweht wird. Diese Bewegungsenergie kann genutzt werden, um elektrischen Strom zu erzeugen. Da es sich bei Windenergie um eine endlose Ressource handelt, gehört Wind zu den erneuerbaren Energien. Wie funktioniert eine Windenergieanlage? (häufig Windrad genannt) Der Wind trifft auf den 3 Rotorblättern einer Windenergieanlage auf und setzt damit den Rotor in Bewegung. Die Drehbewegung des Rotors wird auf einen Generator im Inneren der Windenergieanlage übertragen. Der Generator wandelt die Drehbewegung in elektrische Energie (Strom) um. Der so erzeugte Strom kann über Stromleitungen in unsere Häuser gebracht werden. Strom, der mit einer Windenergieanlage erzeugt wird, verursacht keine Umwelt- oder Klimaschäden, denn dabei werden keine Energieträger verbrannt und es entstehen keine Treibhausgase. Weil der Wind nicht gleichmäßig stark weht, kann eine zuverlässige Energieversorgung aus Windenergie bisher nicht sichergestellt werden. In Berlin gibt es momentan vier Windenergieanlagen. Sie befinden sich im Bezirk Pankow das erste ist schon seit 2008 in Betrieb. Windräder benötigen viel Platz und können deshalb nicht überall aufgestellt werden. Häuser oder andere Infrastrukturen beeinträchtigen den Wind. Außerdem muss um Windenergieanlagen ein großer Sicherheitsabstand bis zu Gebäuden oder Straßen eingehalten werden. Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 6

9 7. Glossar (für Lehrkräfte) Energie Definition Beispiel elektrische Energie (Strom) Elektrische Energie ist die Fähigkeit von Strom, mechanische Arbeit zu verrichten, Wärme abzugeben oder Licht auszusenden. Strom benötigen wir, um elektrische Geräte zu betreiben, z. B. den Kühlschrank. Bewegungsenergie Bewegungsenergie wird auch kinetische Energie genannt. Durch Bewegungsenergie können Körper ihre Lage verändern. Körper nutzen Bewegungsenergie, um sich von einem Punkt zu einem anderen zu bewegen. Bewegungsenergie wird freigesetzt, wenn wir mit dem Fahrrad fahren: durch Muskelkraft wird chemische Energie in Bewegung umgewandelt. Auch im Wind steckt Bewegungsenergie oder im rollenden Auto. Wärmeenergie (Wärme) Wärmeenergie wird auch thermische Energie genannt. Der Begriff bezeichnet die Wärme, die durch Reibung erzeugt wird. Verbrennung ist ein Prozess der Wärmeerzeugung. Wärme benötigen wir, um z. B. Räume zu erwärmen. Wärmeenergie steckt z. B. im Duschwasser oder im Herd. Die Sonne gibt Wärme ab. chemische Energie Chemische Energie kommt in chemischen Verbindungen vor und kann durch chemische Prozesse in Licht, Wärme, mechanische Energie usw. umgewandelt werden. Chemische Energie steckt z. B. in Lebensmitteln. Wenn wir etwas essen, wird z. B. die in Brot enthaltene chemische Energie in unserem Körper in Wärme umgewandelt. Chemische Energie steckt auch in Brennstoffen wie Gas oder Öl. Lageenergie Lageenergie wird auch als potentielle Energie bezeichnet. Lageenergie ist die Fähigkeit, etwas zu machen bzw. Arbeit zu verrichten. Lageenergie besitzt ein Ball, den man hochhält. Er wandelt diese Energie in Bewegung um, wenn man ihn loslässt er verrichtet also Arbeit und verändert seine Position. Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 7

10 OH-Folie Anleitung: Wir bauen ein Windrad! Für das Windrad benötigst du ein quadratisches Blatt Papier, eine Schere, eine Stecknadel oder Pinnnadel, einen Strohhalm. Falte das Papier so, dass du 4 Faltlinien erhältst und ein Kreuz entsteht. Markiere auf jeder Faltlinie vom Mittelpunkt aus einen Punkt bei 1 cm. Schneide von den Ecken her jede Faltlinien bis zu dem markierten Punkt ein. Nimm an jeder Ecke einen der beiden Flügel und falte ihn zum Mittelpunkt. Die Flügel sollen sich im Mittelpunkt etwas überlappen! Befestige das gefaltete Papier im Mittelpunkt mit der Nadel an dem Strohhalm! Fertig ist Dein Windrad. Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 8

11 Arbeitsblatt Verschiedene Formen von Energie In dieser Tabelle sind einige Felder noch nicht ausgefüllt. Ergänze die Tabelle mit einem Bild oder einem Text! Bild Energieform Wo kommt diese Energie vor? Strom?????? Bewegungsenergie bei einer Busfahrt beim Treppensteigen beim Laufen beim Fahrradfahren?? Heizung Sonne Lagerfeuer??? im Essen in Benzin??? Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 9

12 Vorlage Memory Wo finden wir welche Energieform? Mehrfachzuordnungen von Energieformen und Anwendungen sind möglich! Wärme nutzt man, um das Klassenzimmer zu heizen? entsteht durch die Verbrennung von Holz oder Kohle? Wärme brauchst Du, um den Fernseher zu nutzen? steckt im Duschwasser? Wärme wird im Kraftwerk erzeugt und über Leitungen zu uns in die Schule gebracht? Strom Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 10

13 Elektroautos benötigen kein Benzin, um zu fahren. nutzen sie? Bewegungsenergie Bewegungsenergie Strom Bewegungsenergie nutzt Du, wenn Du im Sportunterricht an einem Seil hochkletterst? Strom wirkt, wenn Dinge von einem Ort zum anderen gebracht werden? Mit welcher Energieform setzt man einen Fahrstuhl in Bewegung? Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 11

14 Bewegungsenergie steckt in unseren Lebensmitteln? Chemische Energie Bewegungsenergie steckt im Benzin? Chemische Energie Chemische Energie In welche andere Energieform wird Kohle durch Verbrennen umgewandelt? Wärme Informationen und Materialien zum Projekt finden sich unter S. 12