Mit dem eigenen Wetterballon in die Stratosphäre

Klimadaten-Messung in der Stratosphäre

Schulprojekt Atmosphärenforscher

Ein Wetterballon steigt mit einer Sonde auf eine Höhe von über 30.000 Metern. Anschließend sinkt die Sonde mit den Messgeräten an einem Fallschirm sanft zu Boden. Wir starten mit Ihren Schülern einen eigenen Wetterballon. Mit an Bord ist ein von Schülern entwickelter Versuchsaufbau für Messungen in der Stratosphäre. Die Sonde wird nachverfolgt und später geborgen. Die aufgezeichneten Messwerte werden am Boden ausgelesen und interpretiert.

Atmosphärenforscher

Unsere Schule hat Interesse am Schulprojekt Atmosphärenforscher. Bitte schicken Sie mir Informationen zu.

Das Schulprojekt Atmosphärenforscher wird gefördert durch die Dr. Hans Riegel-Stiftung

Für welche Klassenstufen und für welche Schüler eignet sich das Projekt?

Das Schulprojekt ist für die Klassenstufen 8 bis 11 bestens geeignet. Es eignet sich hervorragend zur Begabtenförderung sowie zur Berufsorientierung. Das Projekt kann aber auch als Praxisbeispiel einer Forschungsmission zur Bereicherung des Unterrichts beitragen.

In welchem zeitlichen Rahmen läuft das Projekt ab?

Die Zeitdauer des Projektes hängt davon ab, wieviel Module bearbeitet werden und mit welcher Intensität und Selbstständigkeit das Projekt durchgeführt werden soll. In der Regel wird das Projekt 1/4 bis 1/2 Jahr dauern. Dabei steht viel Zeit für selbstständiges Arbeiten zur Verfügung. Denkbar ist aber auch, das Projekt an 4 Projekttagen hintereinander durchzuführen.

Wie wird das Projekt an der Schule organisiert?

Es können Schüler aus unterschiedlichen Klassen- und Klassenstufen der Klassen 8 bis 11 teilnehmen. Es kann im Wahlpflicht - und im Teilungsunterricht oder auch in den Projekttagen eingesetzt werden. Es kann aber auch AG-Charakter haben.

Wer übernimmt die Betreuung der Schüler?

Die Schüler nutzen Mentoring-Angebote NaWiSchool. Die Schüler finden sich im Laufe des Projektes an 3 bis 4 Workshops mit den Mentoren von NaWiSchool zusammen. Es gibt einen Initialworkshop, ein bis zwei Workshops zur Auswertung der Zwischenergebnisse sowie einen Workshop zur Auswertung und zur Interpretation der Messergebnisse. Der Aufstieg des Ballons stellt den gemeinsamen Höhepunkt des Projektes dar. Die Schüler arbeiten weitestgehend selbstständig mithilfe der Arbeitshefte und der Tutorials. Sie tauschen sich auch mit anderen Schülern aus, die das Projekt bereits durchlaufen haben. Darüber hinaus holen die Schüler sich mit unserer Unterstützung Hilfe bei Fachleuten.

Sie begleiten als Lehrer die Arbeit der Schüler, geben punktuelle Unterstützung, übernehmen die Aufsichtsfunktion bei den Workshops und organisiert die Integration der Workshops in die Schulorganisation. Sie müssen keine fachliche Betreuung sicherstellen.

Was erwartet Sie als Lehrer?

Die Betreuung der Schüler wird durch NaWiSchool sichergestellt. Sie begleiten als Lehrer die Arbeit der Schüler, geben punktuelle Unterstützung, übernehmen die Aufsichtsfunktion bei den Workshops und organisieren die Integration der Workshops in die Schulorganisation. Sie müssen keine fachliche Betreuung sicherstellen. Nach mehrmaligem Durchlauf des Projektes über mehrere Jahre sind Sie so qualifiziert, dass Sie das Projekt allein durchführen können.

Sie erhalten ein Konzept über das komplette Schulprojekt in die Hand. Anhand strukturierte Arbeitshefte und Anleitungen mit einem modulhaften Aufbau werden Sie durch das Projekt geführt. Die Arbeitsmaterialien ermöglichen Ihnen die Auswahl der Aufgaben entsprechend dem Leistungsniveau der Jahrgangsstufe. Das fächerübergreifenden Projekt stellt Bezüge zur Physik, Chemie, Mathematik und Informatik her.

Herausforderungen

Das Ziel des Projektes ist die Vorbereitung, Durchführung und Auswertung eigener Experimente in der Stratosphäre zur Messung von Druck, Temperatur und Luftfeuchtigkeit. In einer fortgeschrittener Phase können UV Messungen, Ozonmessungen sowie Messungen der kosmischen Strahlung vorgenommen werden. Sie können eigene Experimente mit ihren Schülern selbst durchführen. In jedem Fall planen die Schüler ihre eigene Ballonmission.

Es können Schüler aus unterschiedlichen Klassen- und Klassenstufen der Klassen 8 bis 11 teilnehmen. Die Schülerzahl sollte 15 Schüler nicht übersteigen. Es kann im Wahlpflicht - und im Teilungsunterricht eingesetzt werden. Es kann aber auch AG-Charakter haben.

Lehrmaterialien

Anhand strukturierte Arbeitshefte und Anleitungen mit einem modulhaften Aufbau werden Sie durch das Projekt geführt. Die Materialien ermöglichen Ihnen die Auswahl der Aufgaben entsprechend dem Leistungsniveau der Jahrgangsstufe. Das fächerübergreifenden Projekt stellt Bezüge zur Physik, Chemie, Mathematik und Informatik her.

Wir bieten folgende Module an:

  • Messung mit selbstgebauter Radiosonde

    Möchten die Schüler vorrangig löten, dann empfiehlt sich eine Radiosonde zu bauen. Die Sonde sendet die Messwerte zur Erde. Die Radiosonde stellt eine kleine Nutzlast dar. Deshalb reduziert sich der finanzielle Aufwand für den Ballon, für die Geräte und für das Gas auf einen erschwinglichen Preis. Der Ballon muss nicht zwingend zurückgeholt werden.

  • Messung mit selbstgebautem Datenlogger

    Wollen die Schüler programmieren und löten, dann bauen und programmieren sie einen Arduino-Datenlogger. Die Messungen erfolgen dann mit diesem selbstgebauten Datenlogger. In den Klassenstufen 11 oder in Berufsschulen kann der Rasperry-Pi -Datenlogger programmiert werden und gebaut werden.

  • Messung mit professionellem Datenlogger

    Setzen die Schüler einen professionellen Datenlogger ein, können sie nach dem Bau der Sonde den Ballon sofort steigen lassen. Ein Schwerpunkt des Projektes kann die Auswertung der Klimadaten, auch unter Einbeziehung von Wetterbeobachtern oder Wissenschaftlern sein. Der Einsatz eines professionellen Datenloggers ist die kostenintensivste Variante.

Arbeitsheft

Das komplette Arbeitsheft umfasst insgesamt 28 Seiten mit Aufgaben zur Theorie des Ballonfluges und zahlreichen Experimenten für die Schule. Es wird erfunden, entworfen und konstruiert, gebaut und getestet. Manchmal auch gerechnet. Vor allem aber gemessen. Digital und sensorgestützt. Experimente in der Stratosphäre.

Das Arbeitsheft ist modular aufgebaut, flexibel einsetzbar, kompetenz– und kontextorientiert sowie multimedial. Das Unterrichtsmaterial berücksichtigt die Bildungspläne der Bundeländer und orientiert sich an den Bildungsstandards der KMK. Das Arbeitsheft steht in Print– und Digitalfassung zur Verfügung.

Aufgabenblatt

Kategorie

Missionsplanung

Projektplanung

Bahnverfolgung, Ortung und Bergung der Ballonsonde

Experiment

Entwurf und Bau der Ballonsonde und des Fallschirmes

Erfinden und Bauen

Messen der Tragfähigkeit

Experiment

Berechnen der Tragfähigkeit

Aufgaben

Messen der Steigrate

Experiment

Messen von Klimadaten in der Stratosphäre

Experiment

Startvorbereitung im Schulhaus

Experiment

Ballongröße und Heliummenge

Projektplanung

Der Aufbau der Atmosphäre

Gruppenvortrag

Exkurs: Forschungsballon Sunrise

Gruppenvortrag

Projektdokumentation

Präsentation, Foto, Videodokumentation, Gruppenvortrag, Kommunikation

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