Unterrichtsmaterialien Energie: Ganze Werke Seite 2/10
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Energiewende
Die Energiewende ist eine der drängendsten Herausforderungen unserer Zeit. Wie können Sie als Physiklehrkraft dieses komplexe Thema anschaulich und motivierend in den Unterricht integrieren? Diese Ausgabe von „Unterricht Physik“ bietet Ihnen fundierte Materialien und innovative Konzepte, die Ihre Schüler:innen das vielschichte Thema näherbringen. Die Beiträge in dieser Ausgabe decken ein breites Spektrum ab: Von der Analyse der Energiewende als physikdidaktische Herausforderung über die Auseinandersetzungen mit unterschiedlichen Energieträgern und Möglichkeiten zur Energiespeicherung bis hin zu kreativen „Solarpunk“-Projekten. Nutzen Sie diese reichhaltige Sammlung, um Ihren Unterricht abwechslungsreich und und zukunftsorientiert zu gestalten. Diese Ausgabe hält für Sie einen Basisteil bereit mit Hintergrundartikeln zu didaktischen Aspekten der Energiewende, zu technikwissenschaftlichen Zugängen und zu möglichen Verbindungen zur BNE sowie mit didaktischen Impulsen zur Nutzung des eigenen Schulgebäudes als Ausgangspunkt und zu Visualisierungsmöglichen des Thema - alles mit konkreten Ideen und teilweise Materialien für Ihren Unterricht. Der sehr umfangreiche unterrichtspraktische Teil gliedert sich in drei Schwerpunkte und enthalt neben Unterrichtsideen auch zahlreiche Materialien: Energieversorgung und Energiespeicherung: In diesem längsten Kapitel finden Sie Unterrichtsvorschläge, Materialien, Experimente und Aufgaben zu verschiedenen Energieträgern sowie zu Speichermöglichten von Energie. Das methodische Spektrum reicht von Modellversuchen über Lernaufgaben bis zu einem Gruppenpuzzle. Umgang mit Energie: Hier finden sich vor allem methodisch vielfältige Anregungen zur Beschäftigung mit Möglichkeiten zum Energiesparen. Energie in der Gesellschaft: Das Themenspektrum dieses kurzen Kapitels reicht von der Auseinandersetzung mit Desinformation über die kreative Gestaltung technischer Zukunftsvisionen bis zur Berufsorientierung. Neben dem Themenschwerpunkt bietet Ihnen diese Ausgabe auch noch eine experimentelle Klausuraufgabe für die Oberstufe sowie Experimente zur Gasentladung sowie zur Rotationskinematik.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Mai 2024
Diese Ausgabe widmet sich spannenden Fragen rund um Energie, Bildung, Technologie und Gesellschaft. Sie zeigt, wie energieintensiv das Internet ist, welche Chancen Elektrolyseure für die Energiegewinnung bieten und wie E-Mobilität im Unterricht erlebbar wird. Außerdem geht es um nachhaltige Materialien, die beschleunigte Ausdehnung des Weltraums und neue Perspektiven auf Schule, Wertevermittlung und Wandel. Beiträge zu ChatGPT greifen sowohl seine Rolle in der Mathematik als auch in der Wissenschafts- und Unterrichtskommunikation auf.
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Differenzieren nach Interesse
Der Physikunterricht steht oft vor der Herausforderung, das Interesse der Schüler:innen an physikalischen Themen zu wecken, insbesondere da Physik ein wenig beliebtes Fach ist. Die aktuelle Ausgabe von „Unterricht Physik“ bietet Lehrkräften Konzepte und Materialien, die darauf abzielen, diesen Herausforderungen durch eine interessendifferenzierte Unterrichtsgestaltung zu begegnen. In dieser Ausgabe finden Sie sowohl theoretische Grundlagen zum Thema "Interessen" als auch praktisch erprobte Konzepte zur Integration unterschiedlicher Schülerinteressen in den Physikunterricht. Der Schwerpunkt liegt dabei auf Methoden zur Differenzierung der Lernangebote hinsichtlich der Interessen der Lernenden, z. B. bei der Auseinandersetzung mit dem ohmschen Gesetz oder im Rahmen projektorientierter Unterrichtsmodelle. Diese Ausgabe von "Unterricht Physik" bietet Ihnen passende Strategien auf unterschiedlichen Ebenen: Anpassung des Lernangebots: Durch geeignete Kontexte und Schwerpunkte orientieren sich Themen der Physik stärker an den individuellen Interessen der Schüler:innen; Vielfalt der Lehrmethoden: Mit unterschiedlichen Lern- und Arbeitsmethoden lässt sich der Unterricht für die Lernenden ansprechenden gestalten; Unterstützende Unterrichtsmaterialien: Praxiserprobte Materialien erleichtern die Umsetzung der Konzepte in der Praxis. Zusätzlich zum Themenschwerpunkt "Differenzierung nach Interesse" finden Sie in die dieser Ausgabe auch Ideen zur Gestaltung digitaler Unterrichtselemente, auf einem Experiment basierende Aufgaben zur Mechanik in der Oberstufe, eine Rezension einer Graphic Novel zum Thema Radioaktivität und Experimente zum Strahlungsgleichgewicht sowie zum Schwimmen und Sinken.
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Mysterys
Stehen Sie vor der Herausforderung, Ihren Schüler:innen komplexe physikalische Zusammenhänge näherzubringen, und suchen nach einer Methode, die Neugier weckt? "Unterricht Physik" präsentiert mit der Methode "Mysterys" einen innovativen Ansatz, der nicht nur die Wissbegierde Ihrer Klasse anregt, sondern auch das Verständnis von Ursache-Wirkbeziehungen sowie von fachlichen Zusammenhängen fördert. Lassen Sie sich ein auf das Abenteuer "Mystery". Diese Ausgabe von "Unterricht Physik" bietet eine Fülle an Materialien, mit denen die Lernenden in Teams physikalische Phänomene auf spannende Weise erforschen können. Auch Sie als Lehrer:in erhalten vielfältige Informationen und Tipps von der Vorbereitung bis zur Durchführung der Mystery-Methode. Entdecken Sie, wie Sie durch rätselhafte Szenarien komplexe Inhalte greifbar machen und dabei kritisches Denken sowie Problemlösungskompetenzen fördern. In dieser Ausgabe finden Sie: Vielfältige Mysterys: Die Mysterys der Ausgabe umfassen eine breite Palette an Themen und Jahrgangsstufen, darunter "Per Walkie-Talkie einen Jaguar schmelzen?" für die Optik im Anfangsunterricht oder "Tödliches Heilmittel" für die Kernphysik in höheren Klassen. Fächerübergreifende Ansätze: Entdecken Sie auch Mysterys, die über die Physik hinausgehen, wie "Massenmörderinnen Vera und Yvonnne?" zum Thema Klimawandel oder "Ist der Webervogel verantwortlich für den Tod von Zehntausenden?" mit Ausblicken in die Biologie oder in Themen zur Medienkritik. Praxisnahe Vorschläge: Neben den klassischen Mystery-Materialien wie Fragestellungen und Kärtchen finden Sie auch Experimente, Rechen- oder Schätzaufgaben sowie GeoGebra-Modelle ergänzend zu oder integriert in die Mysterys. Neben verschiedenen Mysterys bietet diese Ausgabe von "Unterricht Physik" auch andere Materialien für Ihren Unterricht. Das Spektrum reicht von experimentellen (Prüfungs-)Aufgaben über Experimente zur Luftreibung sowie zur Resonanz elektromagnetischer Schwingungen mit der Netzfrequenz bis hin zu Tipps, wie man interaktive H5P-Lernaufgaben Schritt für Schritt mithilfe der Website "Lumi" erstellt.
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Grüner Wasserstoff
In diesem Unterrichtsmaterial setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit grünem Wasserstoff auseinander. Sie untersuchen dessen nachhaltige Produktion und nähern sich den Themen Speicherung und Transport. Schließlich erörtern sie, wie grüner Wasserstoff als Brenn- oder Kraftstoff eingesetzt werden kann. Diese Einheit bietet für die Lernenden einen physikalisch-chemischen Zugang zu zentralen Themen des Klimawandels.
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Kraft und Bewegung
Nicht alles, was wir im Alltag als Kraft bezeichnen, ist auch im physikalischen Sinne eine Kraft. Kräfte sind Ursache für Bewegungsänderungen und Verformungen. Wenn ein Ball geworfen oder gefangen wird, ist eine physikalische Kraft im Spiel. Der Ball kommt in Bewegung oder er wird abgebremst. In dieser Einheit erarbeiten sich die Schülerinnen und Schüler die physikalischen Grundlagen und nutzen ihr Wissen, um lebensnah in Versuchen die Welt der Kräfte zu erforschen.
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Stromherstellung mit Balkonkraftwerken
„Balkonkraftwerke“ sind in der letzten Zeit aufgrund steigender Strompreise und drohender „Blackouts“ ein großes Thema geworden. Können wir mit unserem eigenen „Solar-Kraftwerk” die Energiewende so einen kleinen Schritt weiterbringen? Für welche Geräte eines Haushaltes reicht die Leistung solcher Minikraftwerke? Wie viel Strom erzeugen die Solarpanels? Und welche Faktoren beeinflussen die Stromerzeugung?
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Wissenschaftliches Schreiben in den MINT-Fächern
Dies ist der erste Schreibratgeber für MINT-Fächer, der Wissen von über 40 Expert:innen aus den Bereichen Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik sowie der Schreibdidaktik vereint. Der erste Teil enthält Informationen zu allen Phasen des Schreibprozesses, von vorbereitenden Maßnahmen über die Literaturarbeit bis zur abschließenden Überarbeitung. Im zweiten Teil gibt es ausführliche und zielgruppengenaue Erklärungen zu fachspezifischen Textsorten. Tipps, Beispiele, Übungen und Checklisten sorgen für eine rasche Orientierung und ermöglichen eine schnelle Umsetzung und eigenständige Überprüfung von Texten.
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Protokollieren & Dokumentieren
"Laanngweilig!" "Können wir das einfach abfotografieren?" "Das verstehe ich später sowieso nicht mehr." ... Schreiben ist bei Schüler:innen eher unbeliebt - egal, ob es um das Anfertigen von Versuchsprotokollen geht oder um das Übertragen des Tafelbilds in die eigenen Unterlagen. Obendrein sind die Ergebnisse oft enttäuschend: Die Aufzeichnungen sind lückenhaft, wenig strukturiert sowie sprachlich und fachlich stark verbesserungswürdig. Was tun? Dieses Heft liefert Ihnen erprobte Anregungen und Methoden für zentrale Bereiche des Schreibens im Physikunterricht: Protokolle und Mitschriften. Darüber hinaus stellen die Autor:innen innovative kreative und digitale Formen der Dokumentation vor. So können Sie auf motivierende und differenzierende Weise gleichzeitig die Schreibkompetenz wie auch das Lernen von Physik fördern. Neben Informationen zur Funktion des Protokollierens und Dokumentierens hinsichtlich des Lernens allgemein wie auch des Lernens von Physik bieten die Basisartikel u. a. Orientierung zu Formen der Dokumentation, zu hilfreichen Schreibstrategien sowie zu Perspektiven von Schüler:innen und Eltern auf das Dokumentieren. Ein Blick in die wissenschaftliche Dokumentationsform des Laborbuchs liefert didaktische Impulse für den Unterricht. Der Praxisteil dieser Ausgabe gliedert sich in die vier Kapitel Protokolle, Mitschriften, kreative Dokumentationen sowie digitale Dokumentationen und stellt dazu erprobte Konzepte, Materialien und Anleitungen vor. Neben dem Themenschwerpunkt enthält diese Ausgabe Anregungen für den Einsatz von ChatGPT im naturwissenschaftlichen Unterricht, die Beschreibung eines interessefördernden und kontextorientierten Konzepts für die Elektrizitätslehre, differenzierende Aufgaben zum Thema Energiesparen sowie Freihandversuche zur Interferenz und zur lenzschen Regel.
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Grundlagen der Wärmelehre
In diesem Unterrichtsmaterial werden grundlegende Inhalte zur Wärmelehre vermittelt. Gehen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern der spannenden Frage nach, was Wärme eigentlich ist, und was physikalisch dahintersteckt. Mehrere Gruppenpuzzles und Schülerexperimente führen in didaktisch wertvoller Weise in das Thema ein und binden die Jugendlichen sinnvoll in den Lernprozess ein. Dabei wird sowohl auf die verschiedenen Temperaturskalen als auch auf Ausdehnung bei Temperaturerhöhung, Änderung der thermischen Energie und weitere Effekte der Wärmelehre eingegangen.
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Energie und ihre Eigenschaften
Energie begleitet uns durch unseren Alltag, auch wenn wir das oft gar nicht bewusst wahrnehmen. Aus diesem Grund wird in dieser Unterrichtseinheit das Thema Energie den Schülerinnen und Schülern nähergebracht. Dabei wird der Begriff „Energie“ erklärt und zu den Begriffen Kraft, Arbeit und Leistung abgegrenzt. Die Lernenden werden in der Unterrichtseinheit durch eigene Versuche und Alltagsbeispiele, die sie auf sich selbst beziehen können, dazu motiviert, sich mit den Begriffen „Energie“ und „Energieformen“ auseinanderzusetzen.
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Strom, Spannung, Widerstand
In diesem Unterrichtsmaterial lernen Ihre Schülerinnen und Schüler, wie man Ströme, Spannungen und Widerstände messen kann, wie ein Lautstärkeregler funktioniert und wozu man eine so genannte Brückenschaltung verwenden kann. Den Jugendlichen wird außerdem erläutert, warum manche Materialien den Strom gut leiten und andere nicht bzw. schlecht und was diese Tatsache mit Widerständen zu tun hat. Schließlich zeigen Sie den Lernenden anhand entsprechender Anleitungen, wie man selbst mit einfachen Mitteln einen Widerstand bauen kann.
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Ein Heizungsquartett
In diesem Beitrag bewerten Ihre Schülerinnen und Schüler spielerisch durch ein Quartettspiel verschiedene Typen von Heizungen untereinander. In verschiedenen Kategorien, wie Anschaffungskosten, Umweltbelastung und Platzbedarf, vergleichen sie Heizungstypen und diskutieren ihre Vor- und Nachteile. Anschließend werden verschiedene Merksätze zum Thema auf ihre Richtigkeit überprüft und ein eigener Merksatz aufgestellt.
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Photovoltaik und ihre Anwendungen
Gerade in Zeiten der Klimaerwärmung liegt ein großer Fokus in Forschung und Entwicklung auf der Erzeugung von Energie aus „sauberen“ Ressourcen wie Windkraft und Sonnenlicht. Besonders die Erzeugung von elektrischer Energie aus Solar besitzt ein großes Potenzial. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich Grundwissen zur Solarzelle. Sie erhalten einen Einblick in den Aufbau, den Wirkungsgrad und die physikalischen Grundlagen. Mithilfe experimenteller Anwendungen erlernen die Schülerinnen und Schüler wichtige Messwertprozesse.
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Erdbeobachtung
Sentinel, englisch für Wächter, heißen die Erdbeobachtungssatelliten des europäischen Copernicus-Programmes. Diese bilden jedoch nur einen kleinen Teil des gesamten „Verkehrs“ auf den unterschiedlichen Orbits. Tausende Satelliten kreisen heute auf ihren Bahnen um die Erde und senden uns kontinuierlich Daten aus dem All über den Zustand unseres Heimatplaneten. Unsere Erde verändert sich permanent. Wie empfindlich das Gleichgewicht auf unserem Planeten ist und wie die Menschheit dieses Gleichgewicht stören kann, können wir mit Hilfe von Erdbeobachtungsdaten aus dem All erfahren.
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MINT Zirkel – Ausgabe 4, November 2022
Ob die Erde im Visier außerirdischer Zivilisationen ist, wie ih mit Wärmebildkameras Lebensvorgängen auf den Grund gehen könnt, warum Sex mehr als nur der Ablauf chemischer Reaktionen ist und vieles mehr erwarten euch in der Novemberausgabe von MINT Zirkel. Auch ein paar Zusatzmaterialien für den Unterricht sind wieder dabei. Jetzt reinschauen!
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Der Mechanik auf der Spur
Radfahren kann doch jeder! – doch wie funktioniert es eigentlich? Führen Sie Ihren Klassenausflug durch die Welt der Physik des Radfahrens fort und bringen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern auch den zweiten Teil dieser Thematik näher. Die Lernenden gehen dabei unter anderem der Frage nach, welche Kräfte und Widerstände beim Radfahren auftreten. Außerdem wird die Kraftübertragung bei entsprechender Schaltung untersucht. Durch die Bearbeitung von umfangreichen Übungsaufgaben bewegen sich die Jugendlichen trittsicher und erreichen nicht nur das Ausflugs- sondern auch das Lernziel im Bereich der Mechanik.
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Mechanisch unterwegs
Radfahren kann doch jeder! – Doch wie funktioniert es eigentlich? Schwingen Sie sich aufs Rad und meistern Sie mit ihren Schülerinnen und Schülern die Tour durch die vielfältige Landschaft der Mechanik. Bringen Sie den Lernenden näher, warum und auf welche Art und Weise dieses alltägliche Gerät funktioniert. Im Zuge des Beitrags begegnen den Schülerinnen und Schülern intuitive und eingängliche Praxisbeispiele für Zentripetal-, Zentrifugal- und Reibungskräfte. Außerdem setzen die Jugendlichen im Laufe der Einheit mechanisch zentrale Begriffe wie Drehimpuls und Drehmoment in einen für das Radfahren relevanten Kontext. Durch zahlreiche zum Thema passende Übungsaufgaben lassen Sie die Lernenden kräftig in die Pedale treten, um sicher ans Ziel zu kommen.
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Elektro- und Dieselmotor
Der Anteil von Elektroautos an den gesamten Neuzulassungen in Deutschland lag im Jahr 2021 bei 12,3 Prozent, bei den Plug-in-Hybriden bei 12 Prozent. Elektroautos werden immer beliebter. Doch auch der Dieselmotor spielt mit einem Anteil an Diesel-Pkw in Deutschland mit rund 31,2 Prozent trotz Feinstaubbelastung und Fahrverboten als Antriebsart derzeit noch eine große Rolle. Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich die physikalischen Grundlagen dieser beiden Motorentypen.
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Stationenlernen: Der Luftwiderstand bei Velomobilen
Im Zuge der Verkehrswende aufgrund von Klimawandel und steigender Rohölpreise sind alternative Fortbewegungsmittel immer wichtiger. Neben dem klassischen Fahrrad stellt auch das Velomobil eine Alternative für die persönliche Fortbewegung dar. Durch ihre äußere stromlinienförmige Karosserie weisen sie einen wesentlich geringeren Luftwiderstand im Vergleich zu Fahrrädern und Liegerädern auf und können so die Antriebsenergie wesentlich effizienter in die Fortbewegung umsetzen. Erarbeiten Sie mit Ihrer Klasse in Stationen den Zusammenhang zwischen Luftwiderstand und dem Strömungswiderstandskoeffizient (cw-Wert) anhand des Velomobils.
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Physik & Technik
Das Motto „Vom Wissen zum nachhaltigen Handeln“ des BundesUmweltWettbewerbes könnte auch das Motto dieses Heftes sein, so praxisorientiert und gleichzeitig physiknah sind die Beispiele. Schülerinnen und Schüler haben bei allen hier vorgestellten Unterrichtsgängen und -ideen die Möglichkeit, die Welt zu erforschen – aber auch die Möglichkeit, mit Physik und Technik die Zukunft selbst zu gestalten. Das ist ein wesentlicher Schritt für den modernen Physikunterricht. Denn der Physikunterricht sollte ein Ort sein, an dem die jungen Menschen sachliche Hintergründe ihrer Sorgen erkennen, ihre Handlungsspielräume erweitern und gestärkt hervorgehen können. Und die eigenen Handlungsspielräume lernt man in der Kombination von Physik und Technik am besten kennen. Der Themenschwerpunkt des Heftes gliedert sich in vier Kapitel: Technische Geräte als Unterrichtsgegenstand; Technikeinsatz im Physikunterricht; Technik & Umwelt; Technik & Weltraum. Einige Beispiele aus dem vielfältigen Themenspektrum der Unterrichtsideen sind: Synchronmotor des Elektroautos - mit Augmented Reality besser verstehen; Magnetresonanztomographie; Videoanalyse des Drohnenfluges; Robotor-Modellexperimente zu nachhaltiger Landwirtschaft; Technische Aspekte der Marsrover. Neben dem Schwerpunktthema gibt es auch Beiträge zur Elektronenbeugung und zur Differenzierung sowie die Versuchskartei mit Experimente zu Luft- und Glaslinsen unter Wasser und zur freien Konvektion von Flüssigkeiten.
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MINT Zirkel – Ausgabe 2, Juni 2022
Wie vielseitig grüner Wasserstoff ist, welchen Beitrag Hecken leisten, wie sich Schülerinnen und Schüler mit den Phänomenen der Quantenphysik vertraut mach können und vieles mehr erwarten euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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Die Kernphysik
Woraus besteht die Materie im Universum und welche Kräfte wirken zwischen den Bestandteilen? Die moderne Physik geht der Ursache auf den Grund und findet immer neue Elementarteilchen, welche die Grundstruktur von allem, was wir kennen, darstellen. Wir richten unseren Blick auf das Kleinste im Universum – die Elementarteilchen im Bereich der Kernphysik.
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Kontextbasierte Aufgaben zum Thema "Technik am Auto"
Moderne Autos enthalten viele elektronische Systeme und sind somit ein guter Kontext für Inhalte aus dem Bereich der Elektrodynamik. In diesem Beitrag werden kontextbasierte Aufgaben rund um das Thema "Technik am Auto" vorgestellt, die sich als Prüfungs- oder als Erarbeitungsaufgaben eignen.
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MINT Zirkel – Ausgabe 1, März 2022
Ob Batterien die Speicher der Zukunft sind, was hinter dem Schwarmverhalten steckt, wie ihr mit einem Mystery spielerisch den Bau der Daniell-Zelle erarbeiten könnt und viele weitere spannende Themen gibt es für euch in der neuen Ausgabe von MINT Zirkel. Außerdem sind wieder einige Zusatzmaterialien für euch dabei. Jetzt reinschauen!
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