Geographie · Klasse 12

Ideen für aktives Lernen

Klimamodelle und Szenarien

Aktives Lernen funktioniert hier besonders gut, weil Klimamodelle komplexe Prozesse abbilden, die durch eigene Handlungen nachvollziehbar werden. Schülerinnen und Schüler verstehen nur durch eigenes Ausprobieren, wie diskrete Berechnungen und Szenarien zu fundierten Aussagen führen.

• KMK Bildungsstandards
• STD.SYSTEM
• STD.PHYSIK

• 40–60 Min.
• Partnerarbeit → Ganze Klasse
• 4 Aktivitäten

Aktivität 01

• Lernen an Stationen
• 45 Min. · Kleingruppen

Lernen an Stationen: Modellkomponenten

Richten Sie Stationen ein: Atmosphäre (Strahlungsexperimente mit Lampen), Ozean (Wärmetransport in Wasserbecken), Land (Rückkopplungen mit Pflanzenmodellen), Kopplung (verbundene Systeme). Gruppen rotieren alle 10 Minuten, notieren Beobachtungen und erklären Funktionsweisen.

Erklären Sie die Grundlagen und die Funktionsweise von Klimamodellen.

Moderationstipp

Begrenzen Sie während des Stationenlernens die Zeit pro Station auf 10 Minuten, damit die Schüler fokussiert bleiben und nicht in Details verlieren.

Worauf zu achten ist

Teilen Sie die Klasse in Kleingruppen auf. Geben Sie jeder Gruppe ein anderes Emissionsszenario (z.B. RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 8.5). Lassen Sie die Gruppen die Hauptunterschiede dieses Szenarios zu den anderen identifizieren und präsentieren Sie dann die erwarteten Auswirkungen auf die globale Durchschnittstemperatur und den Meeresspiegelanstieg bis 2100.

• Erinnern
• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Beziehungsfähigkeit

Aktivität 02

• Flipped Classroom
• 50 Min. · Kleingruppen

Gruppenvergleich: RCP-Szenarien

Teilen Sie Karten mit RCP-Daten aus (Temperaturkurven, Meeresspiegel). Gruppen vergleichen RCP 2.6 und 8.5, identifizieren Implikationen und präsentieren. Schüler bewerten Wahrscheinlichkeiten basierend auf aktuellen Politiken.

Analysieren Sie die Unterschiede zwischen verschiedenen Emissionsszenarien (z.B. RCPs) und deren Implikationen.

Moderationstipp

Stellen Sie bei der RCP-Szenarien-Analyse sicher, dass jede Gruppe eine andere Quelle erhält, damit die Ergebnisse später systematisch verglichen werden können.

Worauf zu achten ist

Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler, auf einer Karteikarte eine Hauptunsicherheit bei Klimamodellen zu benennen und kurz zu erklären, wie diese Unsicherheit die Vorhersagegenauigkeit beeinflussen könnte. Nennen Sie außerdem ein Beispiel für einen Prozess, der parametrisiert werden muss.

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Selbstwahrnehmung

Aktivität 03

• Debatte
• 40 Min. · Ganze Klasse

Debatte: Modellunsicherheiten

Formen Sie Pro- und Kontra-Teams zu Themen wie Parameterunsicherheiten. Jede Seite argumentiert mit Beispielen aus IPCC-Berichten, Gegenseite kontert. Abschließende Plenumdiskussion synthetisiert.

Bewerten Sie die Unsicherheiten und Grenzen von Klimamodellen bei der Vorhersage zukünftiger Entwicklungen.

Moderationstipp

Lenken Sie die Debattenrunde gezielt, indem Sie kontroverse Aussagen vorgeben, die die Schüler mit Fakten aus ihren Modellen begründen müssen.

Worauf zu achten ist

Stellen Sie eine Reihe von Aussagen über Klimamodelle und Szenarien (z.B. 'Klimamodelle simulieren nur die Atmosphäre.', 'RCP 8.5 repräsentiert ein optimistisches Klimaszenario.'). Lassen Sie die Schülerinnen und Schüler mit 'wahr' oder 'falsch' antworten und bitten Sie sie, bei mindestens zwei falschen Aussagen die Korrektur zu formulieren.

• Analysieren
• Bewerten
• Erschaffen
• Selbststeuerung
• Entscheidungsfähigkeit

Aktivität 04

• Flipped Classroom
• 60 Min. · Partnerarbeit

Einfache Simulation: Excel-Modell

Schüler bauen in Excel ein lineares Klimamodell mit Temperaturfeedback. Variieren Sie Parameter wie CO2-Emissionen, plotten Kurven für Szenarien und diskutieren Abweichungen zu realen Modellen.

Erklären Sie die Grundlagen und die Funktionsweise von Klimamodellen.

Moderationstipp

Bereiten Sie das Excel-Modell vorab mit klaren Anweisungen vor, damit die Schüler nicht durch technische Hürden abgelenkt werden.

Worauf zu achten ist

Teilen Sie die Klasse in Kleingruppen auf. Geben Sie jeder Gruppe ein anderes Emissionsszenario (z.B. RCP 2.6, RCP 4.5, RCP 8.5). Lassen Sie die Gruppen die Hauptunterschiede dieses Szenarios zu den anderen identifizieren und präsentieren Sie dann die erwarteten Auswirkungen auf die globale Durchschnittstemperatur und den Meeresspiegelanstieg bis 2100.

• Verstehen
• Anwenden
• Analysieren
• Selbststeuerung
• Selbstwahrnehmung

Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit

Erfahrene Lehrkräfte beginnen mit einfachen Modellbausteinen, bevor sie komplexe Gleichungen einführen. Vermeiden Sie es, zu viel Theorie auf einmal zu vermitteln – stattdessen sollten Schüler durch iterative Versuche und Fehler lernen. Nutzen Sie reale Daten, um die Relevanz zu verdeutlichen, und achten Sie darauf, dass Schüler die Unsicherheiten nicht als Schwäche, sondern als Teil des wissenschaftlichen Prozesses begreifen.

Erfolgreiches Lernen zeigt sich, wenn die Schülerinnen und Schüler die Unterschiede zwischen Modellkomponenten erklären, Szenarien in ihren Auswirkungen vergleichen und die Grenzen von Modellen kritisch reflektieren können. Ihre Diskussionen und Präsentationen sollten Fachbegriffe korrekt verwenden und Unsicherheiten sachlich einordnen.

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Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen

• Während des Stationenlernens zu Modellkomponenten beobachten Sie, dass Schüler annehmen, Klimamodelle seien exakte Vorhersagen.

  Nutzen Sie die Stationen, um gezielt zu fragen: 'Was passiert, wenn wir die Gitterauflösung verändern?' Lassen Sie die Schüler selbst testen, wie sich die Ergebnisse bei unterschiedlichen Einstellungen verändern, um den probabilistischen Charakter zu verdeutlichen.

• Während der RCP-Szenarien-Gruppenarbeit denken einige Schüler, alle Szenarien seien gleich wahrscheinlich.

  Fordern Sie die Gruppen auf, ihre Szenarien mit aktuellen politischen Maßnahmen zu vergleichen und in der Präsentation zu begründen, warum bestimmte Pfade realistischer sind als andere.

• Bei der einfachen Simulation im Excel-Modell wird oft behauptet, Klimamodelle ignorierten menschliche Faktoren.

  Lassen Sie die Schüler im Modell Parameter wie CO2-Emissionen oder Landnutzung direkt anpassen und beobachten, wie sich die Ergebnisse ändern. Diskutieren Sie dann, warum diese Faktoren zentral sind.

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In dieser Übersicht verwendete Methoden

• Lernen an Stationen
• Flipped Classroom
• Debatte