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Optische Telegraphie

  • 1. Einsatz

    1.1 Materialliste

    Für die Lektionsreihe zur optischen Telegraphie werden folgende Materialien benötigt:

    • Papier
    • Schreibzeug
    • Arbeitsblatt "Wörter mit 6 Buchstaben"
    • vorbereitete, ausgeschnittene Wörter mit 6 Buchstaben
    • PPT "Ein Blick in die Geschichte"
    • evt. Chappe-Modelle
    • evt. Classroom-Screen

    1.2 Kompetenzen

    Die Unterrichtsreihe zur optischen Telegrafie spricht viele Kompetenzstufen des LP21 an. Im Fokus des Unterrichts steht die Kompetenz "Wesen und Bedeutung der Naturwissenschaften und der Technik verstehen".

    NT.1.1: Die Schülerinnen und Schüler können Wege zur Gewinnung natuwissenschaftlicher Erkenntnisse beschreiben und deren kulturelle Bedeutung reflektieren.

    NT.1.2: Die Schülerinnen und Schüler können technische Alltagsgeräte bedienen und ihre Funktionsweise erklären.

    NT.1.3: Die Schülerinnen und Schüler können die Nachhaltigkeit naturwissenschaftlich-technischer Anwendungen diskutieren.

    NT.6.3: Die Schülerinnen und Schüler können optische Phänomene untersuchen.

    RZG.6.2: Die Schülerinnen und Schüler können Kontinuitäten und Umbrüche im 19. Jahrhundert charakterisieren.

    RZG.6.3: Die Schülerinnen und Schüler können ausgewählte Phänomene der Geschichte des 20. und 21. Jahrhunderts analysieren und deren Relevanz für heute erklären.

    RZG.7.3: Die Schülerinnen und Schüler können aus Gesprächen mit Zeitzeugen Erkenntnisse über die Vergangenheit gewinnen.

    ERG.5.1: Die Schülerinnen und Schüler können eigene Ressourcen wahrnehmen, einschätzen und einbringen.

    MI.1.2: Die Schülerinnen und Schüler können Medien und Medienbeiträge entschlüsseln, reflektieren und nutzen.

    MI.2.3: Die Schülerinnen und Schüler verstehen Aufbau und Funktionsweise von informationsverarbeitenden Systemen und können Konzepte der sicheren Datenverarbeitung anwenden.

    1.3 Lektionspräparation

    Lektionspräparation

  • 1. Einsatz

    • vorzugsweise mit einer 7. Klasse
    • alle Niveaus
    • Unterricht im Freien oder einem grossen Raum durchführen.
    • Zeitbedarf: 2-6 Lektionen

     

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  • 1. Einsatz

    Lernziele zur optischen Telegrafie

    Die Klasse lernt…

    • LZ1: Im Alltag Codes erkennen, die häufig Anwendung finden.
    • LZ2: Vor- und Nachteile der Zeichensprache benennen und begründen.
    • LZ3: einem Mitschüler, einer Mitschülerin in eigenen Worten erklären, wie Zeichensprache mittels Licht übertragen wird.
    • LZ4: eigenständig einen möglichst effizienten Code entwickeln, um sechsstellige Wörter zu übermitteln.
    • LZ5: in eigenen Worten am Beispiel der optischen Telegrafie erläutern, wie die Naturwissenschaften arbeiten.
    • LZ6: die Begriffe Hochwacht, Code, Sender, Empfänger, Chappe-Telegraf und Kommunikation einer Mitschülerin oder einem Mitschüler erklären.

  • 2. Einleitung

    2.1 Umsetzung der Einleitung

    Mittels Handzeichen wird die Klasse aufgefordert, das Schulmaterial zu versorgen. Die Lehrperson äussert sich nicht verbal. Im nachfolgenden, kurzen Filmclip sind einige Ideen für Gesten festgehalten.

    Tipp: Handzeichen funktionieren besser, wenn sie an eine Person gerichtet werden. Da der Rest der Klasse zuschaut, ist die Umsetzung danach im Klassenverband einfacher.

    2.2 Antworten zum Austausch in der Klasse

    Tipp: Direkt nach der Einleitung mit Mentimeter eine Wortwolke mit den SuS generieren. Die Frage könnte lauten: Welche Begriffe kommen dir bei Kommunikation in den Sinn?

    Mentimeter

    1) Wo und wann kommunizieren wir mit Handzeichen?

    • Verkehr
    • Schulzimmer
    • persönliche Kommunikation

    2) Welche Vor- und Nachteile hat die Zeichensprache?

    + Funktionieren auch bei sehr lauter Umgebung

    + Gesellschaftlich etabliert, jeder kennt die Grunzeichen

    + Wenn eine gemeinsame Sprache fehlt

    + Einfache und schnelle Rückmeldungen sind möglich

    – ungenaue Kommunikation

    – Reichweite

    – alle können “mithören”

    3) Wie entstehen Zeichen?

    Zeichen entstehen nach gemeinsamer Absprache. So haben verschiedene Gruppen, Gesellschaften oder ganze Kulturen Zeichen vereinbart, um sich möglichst schnell und einfach zu verständigen (z.B. Taucher im Wasser, im Fussball, ...)

  • 2. Einleitung

    2.1 Begrüssung der Klasse mit Handzeichen

    Die Lehrperson dirigiert die Klasse ohne Worte, nur mit Handzeichen. Mögliche Aktionen, Befehle oder Rückmeldungen sind:

    • Ruhe
    • Aufstehen
    • Material in die Taschen verräumen
    • Absitzen
    • Zu zweit miteinander austauschen
    • Rückmeldungen an Klasse geben (Daumen hoch, …)

    2.2 Austausch in der Klasse zum Einstieg

    • Wo und wann kommunizieren wir mit Handzeichen?
    • Welche Vor- und Nachteile hat die Zeichensprache?
    • Wie entstehen Zeichen? Wie etablieren sie sich in der Gesellschaft?

    2.3 Kurzer Theoriediskurs

    Wie werden Handzeichen übermittelt? Definition von Sender, Empfänger, Übertragungsweg und Übertragungsmedium

  • 2. Einleitung

    Im Tauchsport sind Zeichen alltäglich. Diese Zeichen sind notwendig, damit man sich unter Wasser verständigen kann. Im folgenden Video findest du einige Zeichen der Tauchsprache:

    Zeichensprache im Tauchsport

    Das nächste Video zeigt eine kurze Übersicht, wie man mit den Händen sprechen kann. Gehörlose Menschen können sich mit der Gebärdensprache problemlos verständigen. Aber wie bei jeder Sprache, muss auch diese Sprache gelernt werden.

    Wie funktioniert die Gebärdensprache?

    In vielen Teamsportarten sind Handzeichen verbreitet. Nicht nur zwischen den Spielerinnen und Spielern, sondern vor allem für die Schiedsrichterinnen und -richter. Die Zeichen sind bei Sportarten wichtig, wo das Feld gross ist und viel Lärm herrscht (Fussball) oder die Schiedsrichterinnen und -richter fix an ihrem Platz bleiben (Tennis, Volleyball). Durch die Zeichen erhalten alle Beteiligten gleichzeitig die Botschaft, ohne lautes Schreien.

  • 3. Codieren Teil 1

    3.1 Praktische Arbeit

    3.2 Präsentation in der Klasse

    Jede Gruppe erhält ein anderes Wort mit sechs Buchstaben und präsentiert die erfundene Übertragungsmethode in der Klasse.

    Während der Präsentation dürfen die Lernenden ihre Notizen verwenden. Nach der Übertragung wird das Resultat auf die Richtigkeit der Übermittlung überprüft.

    3.3 Kurze Auswertung

    Diese kurze Auswertung zielt hauptsächlich auf rein technische Merkmale der Übertragung ab. Die Diskussion um Geschwindigkeit, Sicherheit, Reichweite und Einfachheit ist wichtig und soll stets mit Begründungen geführt werden. Die Codes werden offengelegt und erklärt. So können diese verglichen und eingestuft werden. Insbesondere wird die Übertragungsgeschwindigkeit der verschiedenen Methoden als technisches Merkmal vertieft.

    3.4 Ziel der Auswertung

    Die Klasse bildet eine “wissenschaftliche Gemeinschaft” und versucht unter Anleitung der Lehrperson die Eigenschaften einer erfolgreichen Übermittlungsmethode auszuarbeiten. Unter anderem bilden solche “wissenschaftlichen Diskussionen” die Grundlage für die spätere NOS-Diskussion.

     

    Wörter mit 6 Buchstaben

  • 3. Codieren Teil 1

    3.1 Übertragungsmethode entwickeln

    In 2er-Gruppen eine Methode entwickeln, mit der ein Wort (im Schulzimmer von vorne nach hinten, besser draussen über grosse Distanz) geräuschlos und ohne Verwendung von Schriftzeichen übertragen werden kann. Nach 10 Minuten kreativer Zeit sind die SuS bereit, ihre Übertragungsmethode zu präsentieren.

    (Zeichensprache oder Körpersprache ohne Zusatzmaterial)

    3.2 Übertragungsmethode präsentieren

    Im Schulzimmer wird ein Gang gebildet, sodass “Sender” und “Empfänger” möglichst weit auseinanderstehen. Die Klasse sieht genau, was die aktive Gruppe macht. Der Sender erhält ein Wort mit sechs Buchstaben und überträgt es zum Empfänger. Der Empfänger teilt der Klasse die Lösung mit und der Sender zeigt das Wort. Die nächste Gruppe präsentiert.

    3.3 Kurze Auswertung

    • Welche Gruppe hat die schnellste Methode entwickelt?
    • Welche Gruppe konnte das Wort “geheim” übermitteln?
    • Welche Gruppe hat das einfachste System erfunden?
    • Welche Gruppe könnte wohl am weitesten übermitteln?
    • Ist eine objektive Messung der genannten Kriterien möglich?

    3.4 Kriterium Geschwindigkeit

    Um sich auf ein Kriterium zu fokussieren, entwickelt die Klasse gemeinsam eine Messmethode zur Übertragungsgeschwindigkeit der Codes. In der Folge konzentrieren sich die Experimente auf die Geschwindigkeit bei der Übermittlung. Wer findet die schnellste Übertragungsmethode?

  • 3. Codieren Teil 1

    Wörter mit 6 Buchstaben

     

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  • 5. Objektive Messung

    Ziel der Diskussionsrunde ist die gemeinsame Entwicklung einer Messmethode für die Übertragungsgeschwindigkeit. Die Lehrperson greift höchstens mit Tipps und knappen Anmerkungen in die Diskussion ein, moderiert und sammelt die Beiträge der SuS. So können nach der zweiten praktischen Phase die verschiedenen Übermittlungsmethoden objektiv miteinander verglichen werden. Die Lehrperson weist konkret auf den Forschungskontext hin.

    Bsp. Mit einer Stoppuhr werden die Übertragungszeiten wie folgt gemessen: Mit Erhalt des zu übermittelnden Wortes wird die Zeit gestartet. Die Übermittlungsdauer stoppt, sobald der Empfänger das Wort ausgesprochen hat. Die Zeit wird auf Zehntelssekunden gerundet. Pro Fehler im Lösungswort gibt es einen Zeitzuschlag von 5 Sekunden… Dabei sind die Distanz zwischen Sender und Empfänger, wie auch andere Umgebungsbedingungen genau definiert und von den Lernenden gemeinsam als “Regelwerk” festgehalten.

  • 5. Objektive Messung

    Wissenschaften nutzen verschiedene Messverfahren, um eine Sache möglichst objektiv zu beurteilen. Insbesondere für Vergleiche sind Messungen entscheidend. Die Resultate neuer Messungen diskutieren Forscherinnen und Forscher auf Tagungen und vergleichen diese untereinander. Gemeinsam entwerfen sie Ideen für neue Errungenschaften.

    Wir konzentrieren uns bei den Übermittlungen auf das Kriterium der Geschwindigkeit. Damit die verschiedenen Methoden der Gruppen vergleichbar wird, brauchen wir eine Messung. Diese wird von den SuS gemeinsam festgelegt. Die "Forschungsgemeinschaft" stimmt der Messmethode zu.

    Die SuS bringen Ideen zur Messung, die auf dem Whiteboard (Wandtafel, ...) schliesslich als "Vereinbarung" festgehalten werden.

  • 6. Codieren Teil 2

    6.1 Praktische Arbeit

    Nach den Inputs aus der Geschichte und dem Austausch in der Klasse nach dem ersten Codieren, gehen die SuS mit neuen Ideen in die Weiterentwicklung.

    Im zweiten Teil der Codeentwicklung steht die Übertragungsgeschwindigkeit im Fokus. Das setzt neue Anforderungen an die verschiedenen Codes in der Klasse.

    6.2 Auswertung und Diskussion

    Entsprechend der ersten Runde wird auch dieser Schritt in der Klasse ausgewertet. Dazu wird die objektive Messung der Übertragungsgeschwindigkeit berücksichtigt. Zudem kann die Lehrperson verschiedene Dinge ansprechen oder Rückfragen stellen:

    • Warum ist der schnellste Code so schnell?
    • Sind die schnellen Codes auch sicher? Oder schnell zu knacken?
    • Eignet sich die Messung der Übertragungsgeschwindigkeit oder müssten Anpassungen gemacht werden?
    • Alle Teams überlegen sich die nächsten Schritte, die sie an ihrem Code vornehmen würden.

    6.3 Anderer Fokus

    Die Lehrperson kann das Augenmerk anstatt auf die Geschwindigkeit auch auf die Sicherheit, ... legen.

  • 6. Codieren Teil 2

    Die SuS erhalten ein neues Blatt mit mehr sechsstelligen Wörtern. Sie entwickeln den eigenen Code weiter. Es dürfen weiterhin keine zusätzlichen Materialien verwendet werden. Fokus liegt auf der Geschwindigkeit. Kriterienraster im Blick behalten.

     

    Zur Präsentation stellen sich jeweils Sender und Empfänger einander gegenüber. Der Empfänger darf die Notizen und das Wörterblatt verwenden, der Sender erhält ein zufällig gezogenes Wort.

    Alle SuS starten gleichzeitig und dürfen den Zettel drehen. Wer ruft als erster die Antwort?

    (Entsprechend der Definition im Kriterienraster kann auch definiert werden, dass die Zeit erst ab dem Zeitpunkt der Übertragung zählt!)

  • 6. Codieren Teil 2

     Wörter mit 6 Buchstaben

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  • 7. NOS Diskussion

    7.1 Rückblick Mentimeter

    Zur Diskussionseinleitung eignet sich die Wortwolke aus dem Mentimeter zu Beginn der Unterrichtsreihe.

    • Würden die SuS immer noch alle Punkte unterstützen?
    • Denken die SuS, dass sie in den beiden Lektionen naturwissenschaftlich gearbeitet haben?
    • Was war anders als in anderen Lektionen?

    7.2 Aspekte von Nature of Science

    Mit den SuS kann ein fragend-entwickelndes Unterrichtsgespräch zu bestimmten Aspekten der Natur der Naturwissenschaften geführt werden. Dazu kann das Mindmap im Unterrichtsablauf herangezogen werden. Bestenfalls wird mit den SuS gemeinsam ein Mindmap oder eine andere Darstellung entworfen.

    Leitfragen in der Diskussion könnten sein:

    • Welche Gruppe war am schnellsten? Warum?

    Anspielung auf wissenschaftlichen Wettbewerb, Teamarbeit, objektives Messen, allenfalls kommt gar die Kreativität auf

    • Warum haben wir die Übertragungszeiten gemessen und nicht einfach geschätzt?

    Die Schätzung wäre stark abhängig von der schätzenden Person und damit ihrem individuellen Urteil und ihren Interessen unterworfen. Die Naturwissenschaften versuchen objektiv, vergleichende Antworten zu geben.

    • Wozu ist objektives Messen überhaupt gut?

    Die Messung macht die vielen unterschiedlichen Übermittlungsvarianten vergleichbar. Dabei müssen aber zwingend die Messgrössen vereinbart werden. Ein Code der sehr schnell übermittelt werden kann ist nicht zwingend sicher, ...

    • Was hat es bei der Entwicklung einer neuen Übertragungsmethode hauptsächlich gebraucht?

    Kreative Ideen, Teamarbeit, Trial and Error, Austausch mit anderen Gruppen

    • Hat der Austausch in der Gruppe und der Blick in die Geschichte neue Ideen gebracht? Hat sich der Code verändert?

    Der Austausch regt die Kreativität an, gewisse Ideen werden übernommen, die eigenen Codes adaptiert. Der Code hat sich im Laufe der Unterrichtsreihe verändert. Der Austausch, der Blick in die Geschichte und auch der Fokus auf die Geschwindigkeit hat den Code in eine bestimmte Richtung vorangetrieben. Vorläufigkeit ist das passende Stichwort und kann in der Naturwissenschaft und Technik gut beobachtet werden.

  • 7. NOS Diskussion

    Zum Abschluss der Unterrichtsreihe reflektiert die Lehrperson mit der Klasse das Wesen der Naturwissenschaften und der Technik. 

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