Meteorologie für Piloten

Wie finde ich die Inhalte eines Fachgebiets, die für eine Anwendung

außerhalb des Fachgebiets erforderlich sind?

vorgelegt von Diplom-Meteorologe

Burkhard Fischer aus Bückeburg

von der Fakultät V – Verkehrs- und Maschinensysteme der Technischen Universität Berlin

zur Erlangung des akademischen Grades Doktor der Ingenieurwissenschaften

– Dr.-Ing. –

genehmigte Dissertation Promotionsausschuss: Vorsitzender: Prof. Dipl.-Ing. H. Linde Gutachter: Prof. Dr.-Ing. G. Hüttig

Prof. Dr. C.-H. Wagemann Prof. Dr. W. Wehry(FU Berlin)

Tag der wissenschaftlichen Aussprache: 15.05.2002

Berlin 2002 D 83

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Technische Universität Berlin D 83 Meteorologie für Piloten oder Wie finde ich die Inhalte eines Fachgebiets, die für eine Anwendung außerhalb des Fachgebiets erforderlich sind? Gliederung 1 Das Problem S. 3 1.1 Was sind die Ursachen? S. 4 1.2 Auf welche Weise ist der Mensch eine Ursache? S. 4 1.3 Auf welche Weise ist die Ausbildung eine Ursache? S. 4 1.4 Was ist der Inhalt der Ausbildung? S. 5 1.5 Warum ist der nicht vermittelte Inhalt ein Problem? S. 5 1.6 Woran ist das Problem erkennbar? S. 6 1.7 Was ist das Ziel? S. 7 2 Wo steht das Fach „Meteorologie für Piloten“? S. 8 2.1 Die Entwicklung des Meteorologie-Unterrichts für Piloten S. 8 2.2 Meteorologie als Nebenfach S. 10 2.2.1 Meteorologie ist ein Nebenfach S. 10 2.2.2 Die Bedeutung des Nebenfachs Meteorologie für das Führen

eines Luftfahrzeugs S. 11 2.2.3 Die Bedeutung des Nebenfachs für den einzelnen Flug S. 13 2.3 Zusammenhang zwischen Fachwissenschaft und Tätigkeit S. 14 3 Vorgehen S. 15 3.1 Was wird unterrichtet? S. 15 3.2 Welche Begriffe werden unterrichtet? S. 18 3.3 Welche Bedeutung der Begriffe wird vermittelt? S. 26 3.4 Welcher Anteil Meteorologie wird vermittelt zum

Verständnis der Bedeutung im Bereich Luftfahrt? S. 29 3.4.1 Der Gegenstand des Begriffs S. 31 3.4.2 Die Wechselwirkung zwischen Gegenstand und Tätigkeit S. 32 3.4.2.1 Einfluss des Begriffsgegenstands auf die Tätigkeit S. 33 3.4.2.2 Tätigkeit im Zusammenhang mit dem Begriff S. 34 3.4.3 Die fachwissenschaftlichen Aussagen zur Wechselwirkung S. 35 zwischen Gegenstand und Tätigkeit 3.4.3.1 Die den Einfluss ermöglichenden, fachwissenschaftlichen

Aussagen S. 37 3.4.3.2 Die die Tätigkeit ermöglichenden, fachwissenschaftlichen

Aussagen S. 38 3.4.4 Die fachwissenschaftlichen Aussagen werden hinterfragt S. 39 4 Beispiel einer Unterrichtseinheit zum Thema Vereisung S. 41

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5 Ergebnis S. 52 5.1 Leisten die gefundenen Inhalte einen wesentlichen Beitrag dazu, die Tätigkeit eines Piloten auszuüben? S. 53 5. 2 Reichen die gefundenen Inhalte aus als Beitrag der Meteorologie zur Tätigkeit von Piloten? Sind unter den gefundenen auch unnötige? S. 54 5. 2.1 Ist die Schnittmenge die richtige Menge an Begriffen? S. 54 5. 2.2 Ist die Bedeutung im Bereich der Tätigkeit die richtige Bedeutung? S. 55 5. 2.3 Wird über das Betrachten der Wechselwirkung mit der Tätigkeit

auch die Bedeutung in der Tätigkeit erreicht? S. 55 5. 3 Dient das Hinterfragen der fachwissenschaftlichen Aussagen der künftigen Tätigkeit S. 55 5.4 Wird die Zukunft berücksichtigt? S. 56 5. 5 Werden denkbare Zweifel an dem Verfahren entkräftet? S. 57 6 Übertragbarkeit der Nebenfachsituation auf andere Unterrichte S. 61 6.1 Meteorologie für Bauingenieure S. 62 6.2 Mathematik für Ingenieure S. 64 7 Zusammenfassung S. 66 ANHANG I: Begriffe S. 68 ANHANG II: Kontext der Luftfahrt zu dem Begriff Vereisung S. 73 ANHANG III: Tätigkeit des Piloten S. 75 ANHANG IV: Die den Einfluss der Vereisung auf die Luftfahrt ermög-

lichenden, generell gültigen, meteorologischen Aussagen S. 79 ANHANG V: Die das Vermeiden von Vereisung ermöglichenden,

generell gültigen, meteorologischen Aussagen S. 83 ANHANG VI: Die in den Aussagen verwendeten fachwissenschaftlichen Begriffe, ihr Gegenstand und ihre Bedeutung in den Aussagen S. 89 ANHANG VII: Fragen auf dem Weg zum Unterrichtsinhalt S. 92 ANHANG VIII: Unterrichtsbeispiel Coriolis-Effekt S. 94 ANHANG IX: Unterrichtsbeispiel Vertikalbewegung der Luft S. 97 ANHANG X: Literatur S.101 Männliche Wörter, die Personen kennzeichnen, z.B. Lehrer, Schüler und Pilot, stehen für weibliche und männliche Personen gleichermaßen.

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1 Das Problem Im Bereich der Luftfahrt kommt es gelegentlich zu Unfällen und Zwischenfällen, bei denen als Ursache das Wetter erkannt wird. Wetterverhältnisse werden als für die Luftfahrt schädlich oder gefährlich erachtet und verantwortlich gemacht für Schäden, Verletzungen und Todesfälle. Beispiele: 1. Im Gespräch mit einem Piloten ergab sich, dass er während eines Fluges

überraschend in schlechte Sichtverhältnisse eingeflogen war. Dies hätte beinahe zum Absturz geführt.

2. Die Literatur liefert nicht nur die Geschichte von Daidalos und Ikaros, für die hohe Lufttemperatur eine Gefahr war, da das Wachs schmolz, mit dem sie sich Federn angeklebt hatten. Sie hält auch Berichte bereit mit Themen wie „Einflug in Wolken - abgestürzt“, „Tödlicher Einflug in ein Gewitter“ und „Schwere Vereisung“.1

Betrachtet man die Beispiele, dann stellt man fest, dass das Wetter nicht als Schicksal von Piloten hingenommen werden muss. Die Berichte zeigen, dass richtiges, erlernbares, fliegerisches Handeln Gefahrensituationen entschärft und Unfälle verhindert hätte. Z.B. werden Wolken, Gewitter und Vereisung von den Wetterdiensten vorhergesagt. Entsprechend ausgebildet nimmt ein Pilot die Vorhersagen inanspruch und nutzt sie als Entscheidungshilfe. Entsprechend ausgebildet erkennt er Wolken, Gewitter und Vereisung während des Fluges rechtzeitig und weicht ihnen aus. Was also ist die Ursache für die kleinen und großen Katastrophen in der Luftfahrt? Und was kann man dagegen tun?

1 Vgl. Ringier Verlag (Hrsg.); Fliegermagazin, München, 1989, Nr.4, S.76f/ 1990, Nr.5, S.85/ 1986, Nr.1, S.69.

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1.1 Was sind die Ursachen? Der möglichen Ursachen für wetterbedingte fliegerische Unfälle und Zwischenfälle gibt es einige. Wenn das System Mensch-Maschine – hier Pilot-Luftfahrzeug – versagt, dann kann das an der Maschine liegen. Es ist denkbar, dass Luftfahrzeuge nicht geeignet sind, gefährlichem Wetter zu widerstehen, dass ihre technische Ausstattung nicht hinreicht, um jeder Wettersituation gerecht zu werden, dass z.B. die Navigationsanlage nicht den Sichtverlust in Wolken auszugleichen vermag, dass z.B. die elektronische Ausstattung durch Blitzschlag beschädigt wird, dass z.B. Rotorblätter bei Vereisung einen wesentlichen Teil ihres Auftriebs verlieren. Es ist auch denkbar, dass der verantwortliche Mensch, dass der Pilot nicht dafür qualifiziert ist, der Unbill des Wetters zu begegnen, dass er körperlich oder geistig nicht geeignet ist, die meteorologischen Gefahren zu kompensieren, dass er z.B. nicht schnell genug auf sich ankündigende Turbulenz reagieren kann, dass er z.B. nicht die vorhergesagte Annäherung einer Warmfront interpretieren kann, dass er z.B. nicht in der Lage ist, im Flug die unmittelbar vor ihm liegende Entwicklung eines Gewitters zu erkennen, ihre Wirkung auf das Luftfahrzeug abzuschätzen und die entsprechende Entscheidung zu treffen. Mit der vorliegenden Arbeit wird untersucht, wie der Menschen ausgestattet sein muss, um mit dem Wetter sicher und wirtschaftlich umzugehen. 1.2 Auf welche Weise ist der Mensch eine Ursache? In dem System Mensch-Maschine ist der Mensch der komplexere Teil. Er braucht körperliche Fähigkeiten, um ein Luftfahrzeug sicher und wirtschaftlich zu führen. Seine gesundheitliche Eignung muss gemäß LuftVZO §24a nachgewiesen werden. Er bedarf geistiger Fähigkeiten, wie des logischen Denkens und der Entschlusskraft (engl. aggressiveness) z.B. um das Auftreten von Turbulenz vor einer Talmündung vorauszusehen und entschlossen das Luftfahrzeug auf Ausweichkurs zu steuern. Er benötigt Wissen darüber, wie man mit dem Luftfahrzeug die Gefahren und Chancen der Atmosphäre rechtzeitig erkennt, um sie zu meiden bzw. zu nutzen. Das Wissen erwirbt er im Unterricht Meteorologie für das Führen von Luftfahrzeugen. Bei der Suche nach einer Ursache für den Mangel an meteorologischem Wissen, und bei dem Versuch, diese Ursache zu beseitigen, wird ausschließlich der Unterricht betrachtet. 1.3 Auf welche Weise ist die Ausbildung eine Ursache? Wenn der Meteorologie-Unterricht für Piloten eine Ursache für Wissenslücken und dadurch bedingte Handlungsfehler ist, dann besteht die Möglichkeit, dass die Piloten mit unzureichender Methodik unterrichtet werden; dass z.B. der Lehrer mit seinem Verhalten dem Einfluss des Wetters eine nachrangige Bedeutung für die

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Flugsicherheit beimisst; dass z.B. die Aufmerksamkeit in die falsche Richtung gelenkt wird. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, dass nicht die Unterrichtsinhalte vermittelt werden, die Piloten benötigen beim Umgang mit dem Wetter. Welche Unterrichtsinhalte leisten einen Beitrag zur Qualifikation des Luftfahrzeugführers im Umgang mit dem Wetter? Eine Antwort auf diese Frage wird im folgenden erarbeitet. 1.4 Was ist der Inhalt der Ausbildung? Einer Didaktik im engeren Sinne entsprechend steht die Auswahl der zu berücksichtigenden Inhalte im Mittelpunkt.2 Mit dem Unterrichtsinhalt im Fach Meteorologie leisten Piloten einen wesentlichen Beitrag zu Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Fliegens. Sie sind in der Lage, vor dem Start die Beratung durch meteorologisches Fachpersonal in Anspruch zu nehmen und den Flug so zu planen, dass - es nicht durch atmosphärische Einflüsse zu einer fliegerischen Katastrophe

kommt, - das mit dem Flug verfolgte Ziel erreicht wird, - der Aufwand möglichst gering ist. Ist der Unterricht erfolgreich, dann nutzen die Piloten die Möglichkeiten, die die Atmosphäre bietet, um sich im Luftraum zu orientieren; dann verfolgen sie mit dem Auge die Entwicklung der Atmosphäre, um rechtzeitig eine von der Vorhersage abweichende Tendenz zu erkennen und den Flugverlauf – wenn nötig – anzupassen. Ein Problem ist es, wenn die Piloten nicht über dieses anwendbare Wissen verfügen. 1.5 Warum ist der nicht vermittelte Inhalt ein Problem? Pilotenanwärtern, denen der Unterrichtsinhalt nicht vermittelt worden ist, fehlt das meteorologische Wissen oder Verständnis, die persönliche Einstellung oder die Fertigkeit, um atmosphärisch bedingte Unfälle, Schäden und Kosten zu vermeiden. Das bedeutet, dass die Piloten unnötig gefährlich (für sich und andere) oder teuer fliegen. Durch den Ausbildungsmangel werden Schäden und Kosten verursacht.

2 Schmiel, M., Einführung in fachdidaktisches Denken, München 1978, S.24: „Wird eine enge Definition von Didaktik zugrunde gelegt, dann beschränkt sich die Aufgabe der Fachdidaktik auf die Auswahl der zu berücksichtigenden Inhalte, die damit zu Lehrgegenständen werden.“

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1.6 Woran ist das Problem erkennbar? Den Äußerungen von Piloten und Flugschülern lassen sich Hinweise auf das Problem entnehmen: a) Ein Berufspilot mit 21 Jahren Flugerfahrung erzählte mir, er habe

damals im Wetterunterricht Diagramme von Radiosondenmessungen zeichnen müssen. Das sei lustig gewesen. Den Sinn der Übung habe er damals nicht verstanden und verstehe er heute nicht. Nie wieder habe er in seiner fliegerischen Tätigkeit so etwas gezeichnet. Dieser Mensch hat in seiner Pilotenausbildung etwas gelernt ( das Zeichnen von TEMP-Diagrammen), was er als Pilot nicht gebraucht hat. Diese Ausbildung hat zumindest in Teilen ihren Zweck verfehlt.

b) Im Raum Hannover wollte ein Privatpilot um 08:00 Uhr morgens zu einem Flug nach Dresden starten. Die Landung war für 09:30 Uhr vorgesehen. Die Information, dass er bei der vorgesehenen Landung mit Nebel zu rechnen hätte, veranlasste ihn, die Strecke mit dem Pkw zurückzulegen. Im Nachhinein beschwerte er sich, er sei falsch informiert worden. Weder auf der Strecke noch als er um 13:00 Uhr ankam, sei er auf Nebel gestoßen. Dass ein für 09:30 prognostizierter Nebel nicht auch Nebel um 13:00 Uhr bedeutet, war ihm nicht aufgefallen. Möglicherweise hat er im Rahmen der Wetterberatung seinen Beratungswunsch missverständlich formuliert, vielleicht auch die Antwort des Beratungspersonals fehlinterpretiert. Beides deutet hin auf einen Mangel in der Ausbildung.

c) Ein 25-jähriger Privatpilot mit einer Erfahrung von ca. 100 Flugstunden erläuterte mir, er sei auf einem Flug von schlechter Sicht völlig überrascht worden und einem Unglück nur knapp entronnen. Der Wetterberater habe hinterher zugegeben, dass das Wetter sich etwas schneller als prognostiziert entwickelt habe. Dieser Pilot war nicht in der Lage, einen Prognosefehler rechtzeitig zu erkennen. Prognosefehler sind nichts Ungewöhnliches. Sie müssen von Piloten berücksichtigt werden. Ein solcher Mangel in der flugmeteorologischen Ausbildung stellt eine Gefahr dar.

Der Verdacht liegt nahe, dass Piloten, die sich auf diese oder ähnliche Weise äußern, unnötig gefährlich bzw. unwirtschaftlich fliegen; und zwar deshalb, weil ihnen meteorologisches Wissen fehlt.

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1.7 Was ist das Ziel? Ziel ist es, einen Weg zu den meteorologischen Inhalten zu finden, über die ein Pilot verfügt; ein Verfahren, mit dem nachvollziehbar Unterrichtsinhalte der Meteorologie gefunden werden, die den Schülern ermöglichen, als Piloten hinsichtlich der Meteorologie richtig zu handeln; d.h. mit maximaler Sicherheit und geringen Kosten (diese Setzung ist Bestandteil des Ziels). Ziel ist auch, einen allgemein gangbaren Weg zu den Inhalten des Unterrichts zu finden, mit deren Hilfe die Schüler hinsichtlich einer Fachwissenschaft ihre Tätigkeit fern der Fachwissenschaft richtig ausüben. Angestrebt wird ein Verfahren, mit dem die fachwissenschaftlichen Inhalte aufgespürt werden, die Teile der Tätigkeit sind. Dieses Verfahren lässt die Methodik des Unterrichts außeracht. Es berücksichtigt nicht die Fragen, wie die Inhalte unterrichtet werden, und welche der relevanten Inhalte nicht unterrichtet werden, weil z.B. - die aktuell zu unterrichtenden Schüler schon darüber verfügen (als Flugschüler

erscheinen 14-Jährige ebenso wie 50-Jährige), - die aktuell zu unterrichtenden Schüler z.B. aufgrund ihres geistigen

Aufnahmevermögens nicht oder noch nicht dazu in der Lage sind (sind sie nicht dazu in der Lage, dann werden sie nicht Pilot),

- der Unterricht zu teuer ist, zu lange dauert, politisch nicht opportun ist, den Schülern zu langweilig ist,

- der Lehrer nicht geeignet ist. Die Suche gilt nicht Inhalten, die wünschenswert sind, sondern solchen, die zur Tätigkeit (hier der Piloten) gehören, unabhängig von den Problemen der aktuellen, konkreten Unterrichtssituation. Wer über diese Inhalte verfügt, ist hinsichtlich des Fachunterrichts Meteorologie ein fertiger Pilot. Davon unabhängig lernt der Pilot nach Abschluss der Ausbildung weiter, in dem er Erfahrung in der Praxis sammelt und Änderungen der Richtlinien verfolgt.

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2 Wo steht das Fach Meteorologie für Piloten? 2.1 Die Entwicklung des Meteorologie-Unterrichts für Piloten Um die Stellung, die der Meteorologie-Unterricht für Piloten heute hat, zu verstehen, ist es hilfreich nachzuvollziehen, wie es dazu gekommen ist, dass den Flugschülern Meteorologie unterrichtet wird. Ein gedachtes Szenarium ist dabei hilfreich. So oder so ähnlich könnte sich die fliegerische Ausbildung entwickelt haben: Die ersten Piloten wurden nicht im Fliegen ausgebildet, weil es niemanden gab, der fliegerisches Wissen hatte, das er hätte weitergeben können. Sie fingen damit an, ihr – häufig selbst gebautes – Luftfahrzeug zu bewegen und damit zu fliegen. Sie tasteten sich unter großem Verlust von Menschenleben an das Fliegen – und damit an fliegerisches Wissen und Können heran. Sie lernten im Selbstversuch, machten Fehler und erwarben dadurch Erkenntnisse. Den Nächsten, die fliegen wollten, gaben sie Hinweise. Die Zahl der Hinweise wuchs. Die Fülle der Hinweise konnte bald nicht mehr am Stammtisch weitergegeben werden. Deshalb wurden die Erkenntnisse gesammelt, zusammengefasst und im Unterricht vermittelt. Mit diesem Unterricht wurde das Fliegen gelehrt. Folglich hieß der Unterricht Fluglehre-Unterricht. Das Unterrichtsfach Fluglehre war entstanden; eine Fluglehre im allgemeinen Sinn, die alles umfasst, was zum Fliegen gehört. In diesem Unterricht wurde nicht nur vermittelt, wie man Steuerorgane betätigt. Die Technik des Fluggeräts wurde so weit einbezogen, wie es nötig war, um dessen Probleme zu lösen. Die Navigation wurde einbezogen, um sich im Luftraum zurechtzufinden. Und so wurde unter anderem auch das Wetter angesprochen, da man die Erfahrung gemacht hatte, dass das Wetter erhebliche Probleme bereiten kann. Diesen Fluglehre-Unterricht erteilte ein erfahrener Pilot. Der Lehrer wusste, dass es Leute gab, die sich mit Motoren besser auskannten als er. Deshalb engagierte er einen Handwerksmeister, der den technischen Teil des Unterrichts übernahm. Er wusste, dass es Leute gab, die die Navigation besser beherrschten als er. Deshalb übergab er den navigatorischen Teil seines Unterrichts einem pensionierten Navigationsoffizier der Marine. Und da er wusste, dass es Spezialisten für das Wetter gab, hat er dieses Nebenfach einem Meteorologen überlassen. In der Betriebswirtschaftslehre spricht man von Outsourcing3, wenn ein Betrieb bestimmte Arbeitsbereiche von externen Spezialisten erledigen lässt. Dieser Begriff ist hier angebracht, wenn aus dem Fluglehre-Unterricht im allgemeinen Sinn Teile herausgelöst und von Spezialisten wahrgenommen werden.

3 Zahn, E., Barth, T., Hertweck, A.; Leitfaden zum Outsourcing von unternehmensnahen Dienstleistungen, http://www.planung.bwi.uni-stuttgart.de/projekte/outsourcing/index.html , Stuttgart 1998: „Outsourcing steht für die Übertragung bisher im eigenen Unternehmen erstellter (Dienst-) Leistungsfunktionen an fremde Unternehmen, wobei diese für die Abwicklung die unternehmerische Verantwortung übernehmen. Damit wird eine Entwicklung beschrieben, die sich bereits seit Jahren abzeichnet ...“

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Der Unterricht für Flugschüler ist analytisch in Bestandteile zerlegt worden, die unterschiedlichen Fachwissenschaften zugeordnet werden. Übrig bleibt eine Fluglehre im engeren Sinn. Sie umfasst alle Inhalte, die nicht auf andere Fachwissenschaften übertragen werden. Das Ergebnis der in diesem Szenario dargestellten Entwicklung entspricht der heutigen Situation.

Fig 1: Das Fliegen-Lernen als ein Fi.

Komplex verschiedener Themen eiNe

Dabei werden die Fluglehre im engeren Sigrundsätzlich nicht hierarchisch unterrichtwird als Voraussetzung für das andere betunterrichtet – zusammen ein Ganzes. Sowerfolgt, neigen – meiner Erfahrung nach –Bezüge herzustellen zwischen den Teilfächeiner Fluglehre im weiteren Sinn zusamme

4 In Gegensatz dazu sieht Schoembs eine ZwGrundlagen-Studium und 2. Fach-Studium. Vgl. ScHochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildun

g 2: Das Fliegen-Lernen als Kombina ion . t

nes Hauptfachs mit verschiedenen benfächern.

nn und die verschiedenen Nebenfächer et. Sie befruchten sich gegenseitig. Keines rachtet.4 Sie bilden – nebeneinander eit die Ausbildung zeitlich nahezu parallel die Schüler dazu, selbständig inhaltliche ern. Sie setzen die einzelnen Fächer zu n.

eiteilung der Ingenieurausbildung in 1. hoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im g von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 215 ff.

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2.2 Meteorologie als Nebenfach 2.2.1 Meteorologie ist ein Nebenfach Ein Unterrichtsfach sei ein thematisch abgegrenztes Gebiet von Wissensinhalten, Fähigkeiten oder Verhaltensweisen, die im Unterricht vermittelt werden. Ein Hauptfach sei ein Unterrichtsfach, das anderen Unterrichtsfächern gegenüber eine Vorrangstellung einnimmt. Ein Nebenfach sei ein Unterrichtsfach, das neben einem oder mehreren Hauptfächern unterrichtet wird und keine Vorrangstellung einnimmt; dessen Inhalte angewendet werden außerhalb des eigenen Fachgebiets. Im Rahmen der fliegerischen Ausbildung hat die Fluglehre im engeren Sinn eine Vorrangstellung. Ein Beleg dafür: Fällt der Spezialist als Lehrer im Fach Meteorologie aus, dann wird er ersetzt durch den Generalisten, den Lehrer im Fach Fluglehre. Die Lehrtätigkeit des Generalisten kann nicht ersetzt werden durch die des Spezialisten. Ein weiterer Beleg dafür: Knüpfte man die Vorrangstellung an den Unterrichtsumfang, dann ergäbe sich möglicherweise die Konsequenz, dass eine – wenn auch komplexe – Hilfstätigkeit Vorrang hätte vor dem übergeordneten Ziel, ein Luftfahrzeug zu bewegen. Das übergeordnete Ziel, das mit dem System mehrerer Fachwissenschaften erreicht werden soll, ist somit ein Argument für die Vorrangstellung der Fluglehre im engeren Sinn. Das Hauptfach dient unmittelbar dem übergeordneten5 Ziel, das Nebenfach mittelbar. Die Meteorologie für Piloten ist demnach kein Hauptfach, da sie keine Vorrangstellung einnimmt. Wie ist die Stellung als Nebenfach zu sehen?

5 Der Gesamtheit der Unterrichtsfächer übergeordnet.

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2.2.2 Die Bedeutung des Nebenfachs Meteorologie für das Führen eines Luftfahrzeugs

Hat das Nebenfach Meteorologie für Piloten eine geringere Bedeutung als das Hauptfach? Kann eventuell aufgrund seiner geringen Bedeutung teilweise oder ganz auf dieses Nebenfach verzichtet werden? Die Meteorologie leistet einen wesentlichen Beitrag zur Sicherheit und Wirtschaftlichkeit des Fliegens. Z.B. reichen die in der Atmosphäre umgesetzten Energiemengen aus, Luftfahrzeuge zu beschädigen und zu zerstören. Z.B. erhöht Gegenwind den Kraftstoffverbrauch; gegebenenfalls so stark, dass der Zielflugplatz nicht erreicht wird. Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten betrachtet wird mit Hilfe der Meteorologie erreicht, - dass der Zweck des Fluges auch bei schwierigen Wetterverhältnissen erfüllt

wird, und - dass der Aufwand für den Flug relativ gering gehalten wird. Hinsichtlich der Sicherheit trägt die Meteorologie dazu bei, dass wetterbedingte Flugunfälle vermieden werden und Menschenleben dadurch geschützt werden. Die Bedeutung für die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit macht die Meteorologie als Nebenfach für Piloten unverzichtbar. Dies wird dadurch bestätigt, dass sich die Pflicht zur Berücksichtigung der Meteorologie in gesetzlichen Regeln niederschlägt. Die Meteorologie zu berücksichtigen ist ein Bestandteil der Pilotentätigkeit. Die Verordnung über Luftfahrtpersonal fordert z.B. für den Erwerb eines Luftfahrerscheins als Privathubschrauberführer eine theoretische Ausbildung mit Prüfung auf dem Sachgebiet Meteorologie.6 Das Luftfahrtbundesamt hat dazu einen Katalog offizieller Prüfungsfragen herausgegeben, in dem die Frage Nr. 214 lautet: „Woher kommen im Winter die nach Mitteleuropa nördlich von 45 00 00 N einfließenden maritimen Polarluftmassen?“ Diese Frage beantwortet ein Pilot weder im Rahmen seiner Flugvorbereitung, noch während des Fluges, noch bei der Flugnachbereitung. Die genannte Polarluftmasse wirkt sich zwar mit ihren Eigenschaften auf das Fliegen aus. Die Herkunft und der Name der Luftmasse sind dabei jedoch nicht von Belang. Selbst wenn der Pilot aus der Herkunft einer Luftmasse auf deren Bezeichnung und auf deren Einfluss auf das Fliegen schließen könnte, so benötigte er doch einen Wetterdienst, um die Herkunft der Luftmasse zu erfragen. Steht ihm aber ein Wetterdienst zur Verfügung, dann ist es für ihn nützlicher, genau die Eigenschaften der Luftmasse zu erfragen, die das Fliegen beeinflussen. Name und Herkunft der Luftmasse sind damit für den Piloten uninteressant.

6 Vgl. LuftPersV §18 und §20.

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Das Bestreben, die Regeln des Luftverkehrs in Europa zu vereinheitlichen, hat zu den Joint Aviation Requirements (JAR) geführt. Das darin enthaltene Flight Crew Licensing (FCL) sieht als Unterrichtsinhalt7 im Syllabus of theoretical knowledge for the private pilot licence (helicopter) den Begriff „Airmasses“ vor, unter anderem mit dem Hinweise auf „region of origin“ versehen. Dieses Beispiel zeigt, dass die offiziellen Regeln nicht in jedem Fall sinnvolle Unterrichtsinhalte vorgeben. Und es deutet darauf hin, dass ein Verfahren hilfreich wäre, mit dem auf objektive Weise genau die Unterrichtsinhalte der Meteorologie gefunden werden, die für das Führen eines Luftfahrzeugs erforderlich sind.

7 Siehe JAA (Hrsg.); JAR-FCL, Syllabus of theoretical knowledge for the private pilot licence (helicopter), Punkt 56, Seite 2-C-12.

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2.2.3 Die Bedeutung des Nebenfachs für den einzelnen Flug Berücksichtigt das Nebenfach Meteorologie für Piloten nur Sonderfälle des Fliegens? Ist der meteorologische Anteil der fliegerischen Tätigkeit an allen Flügen beteiligt oder nur an einem Teil davon, z.B. bei schlechtem Wetter? Gelegentlich treten Wetterlagen auf, deren Berücksichtigung durch Piloten weder die Sicherheit noch die Wirtschaftlichkeit eines Fluges erhöht. Solche Wetterlagen zu erkennen, erfordert aber eine meteorologische Betrachtung und Bearbeitung von Mess- und Beobachtungsdaten. Aus diesem Grund ist es für jeden Flug erforderlich, die Wettersituation zu berücksichtigen. Reicht die laienhafte Beobachtung des Wetters aus, um dem fliegerischen Bedarf an Wetterinformation gerecht zu werden? Der Blick des Laien zum Himmel erfasst einige meteorologische Elemente wie z.B. den Wolkenbedeckungsgrad und die markanten Wettererscheinungen; andere wie z.B. die Höhe der Wolkenuntergrenze oder die Turbulenz nicht. Die laienhafte Beobachtung erfasst nur einen kleinen räumlichen Ausschnitt der Atmosphäre, in der Regel nicht den, in dem der Flug durchgeführt wird. Die laienhafte Beobachtung erfasst – wie auch die des amtlichen Beobachters – nur einen Zeitpunkt. Sie ersetzt nicht die Vorhersage, die vor dem Start erforderlich ist, um den Einflug in gefährliches Wetter zu vermeiden. Demnach reicht die laienhafte Beobachtung des Wetters auch nicht für den einzelnen Flug aus. Z.B. kann das für Laien „schöne Wetter“ blauer Himmel und Sonnenschein mit Turbulenz an einer Höheninversion verbunden sein. Und schönes Wetter kann in weniger als einer Stunde verdrängt werden von einem gefährlichen Gewitter mit Hagelschlag und Vereisung. Das Berücksichtigen der Meteorologie ist für alle Piloten ein unverzichtbarer Teil ihrer Tätigkeit. Erkennbar ist das daran, dass meteorologische Begriffe in Gesetzen und gesetzesähnlichen Vorschriften für die Luftfahrt zur Geltung kommen.

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2.3 Zusammenhang zwischen Fachwissenschaft und Tätigkeit Welcher logische Zusammenhang besteht zwischen der Fachwissenschaft Meteorologie einerseits, und einer Tätigkeit – dem Führen eines Luftfahrzeugs – bei der Erkenntnisse der Fachwissenschaft zur Anwendung kommen, andererseits? Die Fachwissenschaft umfasst eine Fülle von Inhalten. Eine Auswahl dieser Inhalte ist relevant für die Tätigkeit. Diese Inhalte-Auswahl wird – soweit es sich lohnt, und soweit die Schüler noch nicht darüber verfügen – in der Ausbildung denen vermittelt, die daraufhin die Tätigkeit wahrnehmen werden. Die Tätigen bringen in ihrer Tätigkeit die Inhalte zur Anwendung.

Fachwissenschaft

Vielfalt der Inhalte

Unterricht

Auswahl der Inhalte

Tätigkeit

Anwendung der Inhalte Fig 3: Die Beziehung zwischen Fachwissenscha Unterricht und Tä igkeit. ft, t . Ein Ziel der Arbeit ist es, die Auswahl der Inhalte zu treffen, die in der Anwendung von Nutzen ist. Dem skizzierten logischen Zusammenhang folgend steht die Auswahl zwischen der Fachwissenschaft einerseits und der Tätigkeit andererseits. Gemeinsam bestimmen die beiden die Auswahl der Inhalte.

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3 Das Verfahren 3.1 Was wird unterrichtet? Die Frage, was unterrichtet werde, ist die Frage nach den Inhalten des Unterrichts. Um den Inhalten des Unterrichts im Nebenfach Meteorologie näherzukommen, ist es hilfreich, die Überlegungen von Harald Schoembs auf seiner Suche nach Lernzielen für die Physikausbildung von Ingenieuren nachzuvollziehen. Schoembs hinterfragt den Begriff Qualifikation. Er verwendet den Begriff Qualifikation als die Summe von Kenntnissen, Fähigkeiten und Verhaltensweisen, die dem einzelnen die Bewältigung einer konkreten Arbeit ermöglichen.8 Der in 2.1 angestellten Betrachtung zur Fluglehre im weiteren und im engeren Sinn entsprechend, vermittelt den Schülern nur die Fluglehre im weiteren Sinn die Qualifikation von Piloten. Das Hauptfach im engeren Sinn ebenso wie die Nebenfächer leisten jeweils nur einen Beitrag zur Qualifikation. Welchen Beitrag zur Qualifikation leistet das Nebenfach Meteorologie? - Als Verhaltensweisen nennt Schoembs Einstellungen und soziales Verhalten.

Beide sind nicht Gegenstand der Meteorologie, sondern eventuell der Psychologie, der Soziologie oder der Personalführung im Bereich der Betriebswirtschaftslehre. Da sie sich diesen Fächern zuordnen lassen, ist es nicht richtig, von überfachlichen Qualifikationen zu sprechen.9

- Als ein Teil der Fähigkeiten gehören Methoden und Geschick im Umgang mit Menschen ebenfalls nicht der Meteorologie an. Methoden und Geschick aus dem Bereich der Meteorologie für die Erfüllung von Arbeitsaufgaben, z.B. für das Führen von Luftfahrzeugen, können vorläufig als unbedeutend eingeschätzt werden gegenüber Kenntnissen aus der Meteorologie. Kommt bei der Suche nach Kenntnissen der Verdacht auf, dass das Anwenden von Begriffen aus der Meteorologie Methoden und Geschick erfordert, die über die unter Laien üblichen hinausgehen, so werden sie als Unterrichtsinhalt einbezogen, sofern sich der Verdacht bestätigen lässt.

- Kenntnisse vom Verhalten der Mitmenschen, von der sozialen und organisatorischen Struktur und von ökonomischen Zusammenhängen gehören ebenfalls nicht der Meteorologie an; wohl aber die Kenntnisse von Inhalten der Meteorologie.

Somit ist die Suche nach Unterrichtsinhalten auf Kenntnisse von meteorologischen Inhalten beschränkt; auf die meteorologischen Inhalte, die ein unverzichtbarer Teil der Tätigkeit sind. Verzichtet wird auf Inhalte, die allein der Unterrichtsmethodik dienen. Da alle Inhalte einer Fachwissenschaft mit Begriffen dargestellt und mit Begriffsnamen belegt werden, gilt die Suche meteorologischen Begriffen. Gesucht werden Unterrichtsinhalte aus der Fachwissenschaft Meteorologie; und zwar die Inhalte, die der Schüler in seiner späteren Tätigkeit nutzt. Dabei wird nicht der

8 Vgl. Schoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im Hochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildung von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 16 ff. 9 Vgl. Schoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im Hochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildung von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 176 ff.

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Nutzen berücksichtigt, der in dem Inhalt selbst liegt, z.B. dass es schön sein kann, eine Halo-Erscheinung zu erkennen. Es geht um den Nutzen, der darin liegt, dass die ausgesuchten Inhalte den unverzichtbaren Beitrag der Fachwissenschaft dazu leisten, eine konkrete Tätigkeit auszuüben; dass sie also diese Tätigkeit mit ermöglichen. Die konkrete Arbeit, auf die Flugschüler vorbereitet werden, ist das Führen eines Luftfahrzeugs. Die Inhalte der Fluglehre im weiteren Sinn bilden die Grundlage für die Qualifikation des Piloten. Der Unterricht im Nebenfach Meteorologie qualifiziert mit seinen Inhalten die Flugschüler nicht als Piloten. Er liefert nicht die Summe von Kenntnissen, Fähigkeiten und Verhaltensweisen, die die Bewältigung der konkreten Arbeit – des Führens eines Luftfahrzeugs – ermöglichen, sondern nur einen Teil davon. Er liefert nur die Summe der Inhalte aus der Meteorologie, die die Arbeit eines Piloten ermöglichen. Somit wird die Suche nach Unterrichtsinhalten im Nebenfach Meteorologie für Piloten beschränkt auf Fachwissen der Meteorologie. Da nur ein Teil der Qualifikation berücksichtigt wird, ist auch nur ein Teil der Schwierigkeiten zu bewältigen, die Schoembs im Zusammenhang mit dem Ableitungszusammenhang bei der Auswahl von Berufssituationen, Qualifikationen und Lernzielen sieht.10 Hier geht es nur um die gering unterschiedlichen Arbeitsplätze von Piloten, auf bestehende gesetzliche Anforderungen und um die Möglichkeit, die Unterrichtsinhalte geänderten Gesetzen anzupassen. Die Suche nach den Unterrichtsinhalten wird auf Begriffe beschränkt. Jedes Element des Fachwissens – sei es z.B. ein Gegenstand, eine Tätigkeit, eine Theorie, ein Vorgang oder ein Zusammenhang – lässt sich als Begriff darstellen. Z.B. wird der Vorgang, dass unterkühlter Niederschlag zu Eisablagerungen an Luftfahrzeugen führt, dass dadurch der Auftrieb verringert, ein Steuerorgan blockiert, der Luftwiderstand vergrößert, die Triebwerksleistung verringert, die Sicht durch die vereisten Scheiben verschlechtert und das Luftfahrzeug mit den Insassen gefährdet wird zu dem Begriff Vereisung zusammengefasst. Alles, was als Unterrichtsinhalt infrage kommt, wird mit Worten angesprochen, ist somit darstellbar als Begriff. Was ist ein Begriff? Mittelstrass hat sich eingehend mit dieser Frage beschäftigt: „B. (Begriffe, Verf.) werden nach P. Lorenz .. aus einigen Wörtern, nämlich Prädikaten, durch die logische Operation der Abstraktion ... gewonnen.“11 „Analog dazu treten dann B. häufig als (intensionale) Bedeutungen der Prädikate auf.“12 . „Begreifen – verstanden als das Innewerden eines Begriffs – wird zum unmittelbaren Zugriff auf das Wesen einer Sache (etwa wenn eine Sache „auf den Begriff gebracht wird“)“13.

10 Vgl. Schoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im Hochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildung von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 44 f. 11 Mittelstrass, J., Begriff, in: Ritter, J. (Hrsg.), Historisches Wörterbuch der Philosophie, Basel Stuttgart 1971, S. 785. 12 Mittelstrass, J., Begriff, in: Ritter, J. (Hrsg.), Historisches Wörterbuch der Philosophie, Basel Stuttgart 1971, S. 785. 13 Brockhaus-Enzyklopädie Band 3 Bed – Brn, 19. Aufl., Mannheim 1987, S.31.

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An anderer Stelle schreibt Jürgen Mittelstrass: „Was sind Begriffe? Eine nüchterne Antwort lautet: Begriffe sind, im logischen Sinne, (intensionale) Bedeutungen von Prädikaten – wie Gegenstände Bedeutungen von Eigennamen sind. Begriffe sind damit nichts, was man etwa an die Tafel schreiben kann. Was man schreibt, sind (im logischen, nicht im grammatischen Sinn) Prädikate, z.B. „Baum“, „tauschen“, „gerecht“. Die Rede von Begriffen ist dann eine besondere Art der Rede über Prädikate. Wir sagen statt „das Wort Baum“ oder „das Prädikat Baum“ „der Begriff Baum“, wenn es uns allein auf die mit Baum getroffene Unterscheidung (etwa gegenüber Sträuchern) ankommt, nicht auf die Wortgestalt.“14 Er schreibt weiter zu Begriffen: „Sie stellen ein Begreifen dar, dessen Wahrheit nicht die Welt, wie sie ist, sondern die Welt, wie wir sie machen, ist. Begriffe sind eine bestimmte Sicht der Dinge (nicht die Sicht der Dinge).“15 Ein Wort kennzeichnet einen Gegenstand, solange der Gegenstand allein betrachtet wird. Das Wort ist der Name des Gegenstands. Wird der Gegenstand in einer Beziehung zu etwas gesehen, so kennzeichnet das Wort nicht nur den Gegenstand, sondern auch dessen Beziehung zu dem Etwas; dessen Bedeutung im Zusammenhang mit dem Etwas.16 Damit wird das Wort zum Namen eines Begriffs. Ein und dasselbe Wort steht für einen Gegenstand und für die zahlreichen Bedeutungen, die sich aus der Vielfalt von Beziehungen des Gegenstandes zu etwas ergeben. So steht zum Beispiel das Wort Vereisung für den Gegenstand, der darin besteht, dass sich Eis an einem Luftfahrzeug ablagert. Die Bedeutung dieses Gegenstands in seiner Beziehung zu Meteorologen ist eine andere als in seiner Beziehung zur Luftfahrt. So befasst sich die Meteorologie z.B. mit der Kombination aus Flüssigwassergehalt und Lufttemperatur als Ursache für Vereisung. Die Luftfahrt konzentriert sich darauf, Schäden durch Vereisung zu vermeiden. In seinen Ausführungen zu dem Thema Metapher geht Carl-Hellmut Wagemann noch einen Schritt weiter. Er sieht die Möglichkeit, dass ein Wort unterschiedliche Gegenstände bezeichnet. „Als Beispiel: Das Wort „Maus“ ist allein kein Begriff, es ist eine Folge von vier Buchstaben (an die sich nur grammatische Überlegungen knüpfen lassen). Das was „Maus“ bedeuten soll, der Begriff „Maus“ folgt aus dem Kontext, in dem das Wort benutzt wird. Ist es das Tierreich, so ist es der übliche, ursprünglich zugehörende Kontext und „Maus“ meint das bekannte Tier. Ist der Kontext der PC, so meint „Maus“ das Gerät, mit dessen Hilfe die Hand den Pfeil auf dem Bildschirm bewegen kann.“17

14 Mittelstrass, J., Von Realitäten, Begriffen und Erfahrungen, in: Feyerabend, P. (Hrsg.)/ Thomas, Chr. (Hrsg.), Grenzprobleme der Wissenschaften, S. 115f. 15 Mittelstrass, J., Von Realitäten, Begriffen und Erfahrungen, in: Feyerabend, P. (Hrsg.)/ Thomas, Chr. (Hrsg.), Grenzprobleme der Wissenschaften, S. 116. 16 Ein Gegenstand allein, ohne Beziehung zu einem Etwas, wäre ohne Bedeutung. 17 Wagemann, C.-H.; Die Botschaft überbringen, Gedanken über Fachunterricht an Hochschulen, Weinheim 1998, S. 140.

18

3.2 Welche Begriffe werden unterrichtet? Mit Weinberg und anderen wird der Vorgang, „ ... der darin besteht, daß aus einer großen Menge von Sachverhalten die für das Lehren und Lernen benötigten Sachverhalte ausgewählt werden“18, als didaktische Reduktion bezeichnet. Der Begriff der didaktischen Reduktion setzt herkömmlich bei einer konkreten Menge von Sachverhalten an, die mit Hilfe der Intuition der Lehrenden gefunden wurde. Ein Wesenszug der didaktischen Reduktion ist es, diese Menge zu verkleinern. Übrig bleiben die Unterrichtsinhalte. Aus der Fülle aller meteorologischen Sachverhalte werden im Sinne der didaktischen Reduktion einzelne oder Gruppen von Sachverhalten herausgepickt, die als Unterrichtsinhalt geeignet erscheinen. Meteorologische Sachverhalte werden gesucht als Bedeutungen von meteorologischen Begriffsnamen, also meteorologische Begriffe. Aus der Fülle der meteorologischen Begriffe werden geeignete ausgewählt.

Frage 1: Welche meteorologischen Begriffe sind geeignet für den Unterricht für Piloten?

In der Suche nach Lernzielen, wie sie Schoembs vornimmt, ist enthalten die Suche nach Inhalten, die zu lernen deshalb ein Ziel ist, weil sie in der späteren Praxis benötigt werden19; und nach Inhalten, die zwar nicht notwendig, aber unterrichtsmethodisch hilfreich sind beim Erlernen der für die Praxis erforderlichen Inhalte20. Schoembs untersucht deshalb nicht nur die Lebenssituation „spätere Berufspraxis“ sondern auch das „technische Fachstudium“. Die Inhalte, die sich aus der Betrachtung des Fachstudiums ergeben, bleiben hier unberücksichtigt, da sie der Unterrichtsmethodik angehören. Die hier vorgenommene Suche beschränkt sich auf die in der späteren Praxis benötigten Inhalte, die in der Tätigkeit enthaltenen Begrif-fe. Sofern die Begriffe eine Bedeutung in der Luftfahrt haben, und ihr Gegenstand in der Meteorologie eine Heimat hat, sind sie im Fachunterricht Meteorologie sinnvoll. In Anlehnung an den „Strukturansatz“21 wird nach Begriffen gesucht, in denen die Struktur der Meteorologie und die der Luftfahrt übereinstimmen. Geeignet sind die Begriffe, deren Gegenstand nicht nur in der Meteorologie sondern auch in der Luftfahrt eine Bedeutung haben. Denn die Meteorologie macht eine Aussage über den Gegenstand. Diese Aussage erschließt möglicherweise die Bedeutung des Gegenstands in der Luftfahrt.

18 Weinberg, J.; Didaktische Reduktion und Rekonstruktion, in: Schulenberg, W. u.a.; Transformationsprobleme der Weiterbildung, Braunschweig 1975, S. 115. 19 Z.B. die Information, dass Luftfahrzeug-Vereisung eine tödliche Gefahr darstellt, wird als Auslöser dafür benötigt, Vereisung zu vermeiden. 20 Z.B. macht die Information, dass 1988 ein Transporthubschrauber mit 35 Passagieren an Bord nahe Bamberg in Wolken zur Notlandung gezwungen worden ist, nachdem beide Triebwerke wegen Vereisung ausgefallen waren, das Thema Vereisung für Flugschüler interessant. 21 Vgl. Schoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im Hochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildung von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 32 ff.

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Folgerichtig wird die Schnittmenge von Begriffen der Meteorologie und der Luftfahrt gesucht.

Frage 2: Welche Begriffe sind mit dem gleichen Begriffsgegenstand sowohl Begriffe der Meteorologie als auch der Luftfahrt?

Sofern es möglich ist, die Menge der meteorologischen und die Menge der fliegerischen Begriffe anzugeben, ist es auch möglich deren Schnittmenge zu bilden. Wie lässt sich die Menge der meteorologischen Begriffe bilden? Denkbar ist, die Tätigkeit von Meteorologen zu beschreiben. Diese Beschreibung enthält neben dem Wortschatz meteorologischer Laien die meteorologischen Begriffe. Entfernt man aus einer Tätigkeitsbeschreibung von Fachwissenschaftlern die Laien-Begriffe, so bleiben die fachwissenschaftlichen Begriffe übrig. Vorerst aber ist dieser Gedanke wenig hilfreich, da es eine solche Beschreibung der Tätigkeit von Fachwissenschaftlern nicht gibt. Ein Grund dafür: Diese Tätigkeit zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass sie zu einem großen Teil nicht standardisierbar ist. Es ist der Entscheidungsfreiheit des Fachwissenschaftlers, der sich z.B. mit Flugmeteorologie befasst, überlassen, welchem Begriff er sich mit welchen Methoden und Hilfsmitteln zuwendet; wie er Phänomene beobachtet und misst; welche Strukturen er erkennt und erarbeitet. Der Fachwissenschaftler unterscheidet sich damit stark von einem Anwender, z.B. dem Flugwetterberater, der die Arbeitsergebnisse des Fachwissenschaftlers in weitgehend standardisierter Form nutzt. Meteorologische Fachwörterlexika bieten sich an. Sie enthalten meteorologische Fachwörter, die als Namen meteorologischer Begriffe dienen. Die Bedeutung dieser Fachwörter ist eine meteorologische. Wie lässt sich die Menge der fliegerischen Begriffe bilden? Auch hier bieten sich Fachlexika an. Darüber hinaus ist eine Tätigkeit wie das Führen eines Luftfahrzeugs zu einem relativ großen Teil standardisierbar. D.h. dass sich die Tätigkeit beschreiben oder in Regeln fassen lässt. Fliegerische Regeln sind in Gesetzen und Verordnungen niedergelegt. Aus diesen Regeln lassen sich die Begriffe von Laien entfernen. Übrig bleiben Begriffe der Luftfahrt. Mit der über gleiche Begriffsgegenstände gebildeten Schnittmenge aus Begriffen der Meteorologie und Luftfahrt ist das meteorologische Verständnis von Piloten umrissen. Damit ist gemeint, dass Piloten diese Schnittmenge von Begriffen so weit verstehen, dass sie mit den Begriffen umgehen und ihrer Bedeutung in der Luftfahrt entsprechend handeln. Bei der betrachteten Schnittmenge handelt es sich um Begriffe, die bisher sowohl der Meteorologie als auch der Luftfahrt angehören. Da der Unterricht auf die spätere Praxis vorbereitet, stellt sich die Frage, wie die Schnittmenge der Zukunft aussieht.

20

Es gilt, Fragen zu beantworten: - Gehören die Begriffe der aus der Vergangenheit erarbeiteten Schnittmenge

auch künftig der Schnittmenge an?22 - Welche Begriffe der Luftfahrt werden künftig auch Begriffe der Meteorologie

sein? - Welche Begriffe der Meteorologie werden künftig auch Begriffe der Luftfahrt

sein? - Welche Begriffe anderer Fachgebiete werden künftig auch der Meteorologie

und der Luftfahrt angehören? - Welche Begriffe werden entstehen, die der Meteorologie und der Luftfahrt

zuzurechnen sein werden? Um diese Fragen zu beantworten, ist es nötig, sowohl die Zukunft der Meteorologie als auch der Luftfahrt zu prognostizieren? Die Probleme dieser Prognose hat Schoembs dargestellt.23 Auf diese Probleme wird unter (5.4) näher eingegangen, skizziere ich. Hier sei die Möglichkeit skizziert, z.B. durch Befragen von Fachwissenschaftlern aus Meteorologie und Luftfahrt die Begriffe zu ermitteln, die die Fachwissenschaftler in ihre Arbeit einzubeziehen gedenken. Die Fachwissenschaftler der Meteorologie werden mit den künftigen Begriffen der Luftfahrt konfrontiert, die der Luftfahrt mit den künftigen Begriffen der Meteorologie. Eine weitere Befragung mag ergeben, welche der ermittelten Begriffe künftig beiden Fachwissenschaften zugeordnet werden. Wenn die Schnittmenge der Begriffe – wie oben dargestellt – gebildet wird, dann auf der Basis der Begriffsnamen. Dabei besteht die Gefahr, dass zwischen den Begriffsnamen und den Bedeutungen nicht immer eine eindeutige Beziehung besteht. Um zu prüfen, ob dies der Fall ist, werden die folgenden Fragen untersucht: 1. Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsnamen Elemente, die

a Begriffsbedeutungen kennzeichnen, die weder meteorologische noch fliegerische Begriffsbedeutungen sind?

b meteorologische Begriffsbedeutungen kennzeichnen, die keine fliegerischen sind?

c Begriffsbedeutungen kennzeichnen, die sowohl meteorologische als auch fliegerische sind?

d fliegerische Begriffsbedeutungen kennzeichnen, die keine meteorologischen sind?

22 Bsp.: Obwohl Vereisung als Vergaservereisung schon weitgehend ihre Bedeutung in der Luftfahrt verloren hat, ist sie in den offiziellen Prüfungsfragen noch enthalten. Siehe Luftfahrtbundesamt (Hrsg.); offizielle Prüfungsfragen für die Privatpilotenlizenzen PPL(A) (Motorflugzeugführer) Frage Nr. 237, PPL(B) (Motorseglerführer) Frage Nr. 237, PPL(E) (Hubschrauberführer) Frage Nr. 185. 23 Vgl. Schoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im Hochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildung von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 169 ff.

21

Fig. 4 Gibt es Begriffsnamen die sowohl der Meteorologie als auch der

Luft ahrt zugeordnet werden, und eine Bedeutung haben, die nichtbeiden Bereichen zugeordne wird?

: , f

t

2. Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsbedeutungen Elemente, die mit einem Begriffsnamen gekennzeichnet sind, der a weder ein meteorologischer noch ein fliegerischer Begriffsname ist? b zwar ein meteorologischer aber kein fliegerischer Begriffsname ist? c sowohl ein meteorologischer als auch ein fliegerischer Begriffsname ist? d zwar ein fliegerischer aber kein meteorologischer Begriffsname ist?

22

f t

Fig. 5: Gibt es Begriffsbedeutungen, die sowohl der Meteorologie als auch der Luft ahrt zugeordnet werden, und einen Begriffsnamen haben, der nichtbeiden Bereichen zugeordne wird?

Sofern die Fragen 1a, 1b, 1d, 2a, 2b und 2d verneint, 1c und 2c bejaht werden, bildet die Schnittmenge der Begriffsnamen die Schnittmenge der Begriffsbedeutungen ab. Andernfalls wird mit der Schnittmenge der Begriffsnamen nicht eindeutig die Schnittmenge der Begriffsbedeutungen getroffen. Zu 1a: Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsnamen Elemente, die Begriffsbedeutungen kennzeichnen, die weder meteorologische noch fliegerische Begriffsbedeutungen sind? Ein Begriffsname, der einer Fachwissenschaft oder einer Tätigkeit zugeordnet wird, hat eine fachwissenschaftliche oder eine tätigkeitsbezogene Bedeutung. Die Frage 1 wird mit nein beantwortet. Zu 1b/1d: Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsnamen Elemente, die meteorologischeBegriffsbedeutungen kennzeichnen, die keine fliegerischen sind?Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsnamen Elemente, die fliegerischeBegriffsbedeutungen kennzeichnen, die keine meteorologischen sind?

23

Wird ein Begriffsname sowohl der Meteorologie als auch der Luftfahrt zugeordnet, dann hat er auch eine meteorologische und eine fliegerische Bedeutung. Die Bedeutungen stimmen jedoch nicht zwangsläufig überein. Die Fragen 1b und 1d werden mit ja beantwortet. Zu 1c: Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsnamen Elemente, die Begriffsbedeu ungenkennzeichnen, die sowohl meteo o ogische als auch fliegerische sind?

t r l

Wird ein Begriffsname sowohl der Meteorologie als auch der Luftfahrt zugeordnet, dann hat er auch eine meteorologische und eine fliegerische Bedeutung. Beide Bedeutungen können übereinstimmen. Damit wird die Frage 1c mit ja beantwortet. Zu 2a: Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsbedeutungen Elemente, die mit einem Begriffsnamen gekennzeichnet sind, der weder ein meteorologischer noch ein fliegerischer Begriffsname ist? Eine Begriffsbedeutung, die sowohl der Meteorologie als auch der Luftfahrt zugeordnet wird, hat einen meteorologischen und einen fliegerischen Begriffsnamen. Somit wird die Frage 2a mit nein beantwortet. Zu 2b/2d: Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsbedeutungen Elemente, die mit einem Begriffsnamen gekennzeichnet sind, der zwar ein meteorologischer aber kein fliegerischer Begriffsname ist? Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsbedeutungen Elemente, die mit einem Begriffsnamen gekennzeichnet sind, der zwar ein fliegerischer aber kein meteorologischer Begriffsname ist? Wird eine Begriffsbedeutung sowohl der Meteorologie wie der Luftfahrt zugeordnet, dann hat sie einen meteorologischen und einen fliegerischen Begriffsnamen. Die Namen stimmen jedoch nicht zwangsläufig überein. Damit werden die Fragen 2b und 2d mit ja beantwortet. Zu 2c: Gibt es in der Schnittmenge der Begriffsbedeutungen Elemente, die mit einem Begriffsnamen gekennzeichnet sind, der sowohl ein meteorologischer als auch ein fliegerischer Begriffsname ist? Wird eine Begriffsbedeutung sowohl der Meteorologie als auch der Luftfahrt zugeordnet, dann hat sie auch einen meteorologischen und einen fliegerischen Begriffsnamen. Beide Namen können übereinstimmen. Damit wird die frage 1c mit ja beantwortet. Der Mangel der Methode , über die Schnittmenge der Begriffsnamen die Schnittmenge der Begriffsbedeutungen zu finden, besteht in der Möglichkeit, dass es in der Schnittmenge der

24

1 Begriffsnamen Elemente gibt, deren meteorologische Bedeutung eine andere als die fliegerische ist,

2 Begriffsbedeutungen Elemente gibt, die nicht über die Schnittmenge der Begriffsnamen gefunden werden, da der meteorologische ein anderer als der fliegerische Begriffsname ist.

Der Mangel aus 1 wird dadurch behoben, dass die in der Schnittmenge gefundenen Begriffsnamen auf Unterschiede zwischen ihrer meteorologischen und ihrer fliegerischen Bedeutung untersucht werden. Treten solche Unterschiede auf, ist für die fliegerische Tätigkeit nur die fliegerische Bedeutung relevant. Wird diese fliegerische Bedeutung auch der Meteorologie zugeordnet, dann gehört der gefundene Begriffsname mit seiner fliegerischen Bedeutung zu den gesuchten Unterrichtsinhalten. Andernfalls nicht, da die Schnittmenge der Bedeutungen Inhalt des Unterrichts ist. Aus 2 ergibt sich die Möglichkeit, dass es Begriffe gibt, deren meteorologischer Name sich vom fliegerischen unterscheidet. Diese Begriffe werden nicht in der Schnittmenge der Namen gefunden, obwohl sie sowohl eine meteorologische als auch eine fliegerische Bedeutung haben und somit als Unterrichtsinhalte relevant sind. Wie werden sie gefunden? Wenn ein meteorologischer Begriffsname neben seiner meteorologischen Bedeutung eine Bedeutung in der Luftfahrt hat, die nicht durch einen fliegerischen Namen repräsentiert wird, dann heißt das, dass diese Begriffsbedeutung von den an der Luftfahrt Beteiligten noch nicht als relevant erkannt und mit einem Begriffsnamen gekennzeichnet worden ist. Diesen Begriff in die Ausbildung aufzunehmen, bedeutet eine Veränderung der Norm, die einen Piloten kennzeichnet. Gleichwohl stellt es eine Qualitätssteigerung der Ausbildung dar. Wie wird dieser Begriffsname gefunden? Die Menge der meteorologischen Begriffe – ausgenommen die in der Schnittmenge der Namen – wird daraufhin untersucht, welcher der Begriffe Einfluss hat auf die fliegerische Tätigkeit. Auf diese Weise werden meteorologische Begriffe aufgespürt, die bisher nicht als fliegerische Begriffe gelten, weil ihre fliegerische Bedeutung noch nicht erkannt worden ist. Der Begriff Luftqualität z.B. ist wesentlich, wenn ein Pilot über einem Gebiet hoher Abgasproduktion im Bereich einer Höheninversion fliegt. Ein Beispiel aus dem militärischen Flugbetrieb, bei dem ein Hubschrauber landen musste, weil beide Piloten aufgrund geringer Luftqualität gleichzeitig von Übelkeit befallen worden waren, hat dies deutlich gemacht. In den Regeln der Luftfahrt erscheint der Begriff bislang nicht. Wenn ein fliegerischer Begriffsname neben seiner fliegerischen Bedeutung eine meteorologische Bedeutung hat, die nicht durch einen meteorologischen Namen repräsentiert wird, dann heißt das, dass diese Begriffsbedeutung von den an der Meteorologie Beteiligten noch nicht als der Meteorologie zugehörig erkannt; dass dieser Begriffsname noch nicht aufgenommen ist die Menge der meteorologischen Begriffsnamen. Diesen Begriff in die meteorologische Ausbildung von Piloten aufzunehmen, bedeutet einen Zuwachs im Gegenstandsbereich der Meteorologie.

25

Wie wird dieser Begriffsname gefunden? Die Menge der fliegerischen Begriffe – ausgenommen die gefundenen – wird daraufhin untersucht, welcher der Begriffe eine meteorologische Bedeutung hat. Damit werden die Begriffe gefunden, die noch nicht per Outsourcing aus dem Fluglehreunterricht in den Unterricht zur Meteorologie für Piloten ausgegliedert worden sind. Wenn ein meteorologischer Begriffsname neben seiner meteorologischen Bedeutung eine fliegerische Bedeutung hat, die fliegerisch nicht durch den gleichen, sondern durch einen davon abweichenden fliegerischen Namen repräsentiert wird, dann heißt das, dass auf der Seite der Luftfahrt diese Begriffsbedeutung zwar als fliegerisch relevant erkannt aber nicht der Meteorologie zugehörig erkannt worden ist; dann heißt das auch, dass auf der Seite der Meteorologie diese Begriffsbedeutung zwar als der Meteorologie zugehörig aber nicht als fliegerisch relevant erkannt worden ist. Mit der Einzelbetrachtung der meteorologischen Begriffe oder der fliegerischen wie oben dargestellt werden diese Begriffe aufgespürt. Damit wird der Mangel aus 2 behoben. In meiner didaktischen Praxis hat sich das Beheben des Mangels aus 2 als sehr aufwendig und in nur wenigen Fällen als nützlich erwiesen. ANHANG I enthält die von aus Regeln der Luftfahrt und meteorologischen Fachwörterlexika24 gebildete Schnittmenge.

24 Keil, K. (Hrsg.); (HWB) Handwörterbuch der Meteorologie, Frankfurt a. Main 1950. Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.); (MKL) Meyers kleines Lexikon Meteorologie, Mannheim Wien Zürich 1987. Rocznik, K; (KWL) Kleines Wetter-Lexikon, Stuttgart 1984.

26

3.3 Welche Bedeutung der Begriffe wird vermittelt? Der Gegenstand eines zu vermittelnden Begriffs ist Unterrichtsinhalt. Das alleinige Vermitteln von Begriffsgegenständen bezeichnet Theodor Schwerdt in seinem „Wegweiser zu einer inneren Aufwertung der Volksbildung“25 als „Üble Wissensschule!“26. Er fordert als Unterrichtsinhalt die Bedeutung des Begriffsgegenstands: „Die Pädagogik hat jeweils den Bauplan und die Wirkform zu beachten, die den Dingen eigen ist.“27

Frage 3: Welche Bedeutung der Begriffe wird vermittelt? Die Bedeutung, die ein Begriff im Zusammenhang mit etwas hat, liegt in der Wechselwirkung zwischen dem Gegenstand des Begriffs und diesem Etwas; d.h. zum einen in der Wirkung des Gegenstands auf das Etwas, zum anderen in der Wirkung des Etwas auf den Gegenstand. Die Bedeutung, die ein Begriff im Zusammenhang mit der Luftfahrt hat, liegt in der Wechselwirkung zwischen dem Begriffsgegenstand und Piloten; also zum einen in dem Einfluss des Gegenstands auf die Luftfahrt, zum anderen in dem Eingehen von Piloten auf den Gegenstand. Das Eingehen von Piloten auf den Gegenstand ist deren Tätigkeit und somit Unterrichtsinhalt. Im Wesen einer Wechselwirkung liegt es, dass die Wirkungspartner gegenseitig Einfluss aufeinander nehmen. Damit nehmen sie Einfluss auf die Wirkung, die ihnen entgegengebracht wird. D.h. die Wirkung in einer Richtung ist nur zu verstehen im Zusammenhang mit der Wirkung in Gegenrichtung. Das Eingehen von Piloten auf den Begriffsgegenstand ist also nur zu verstehen zusammen mit dem Einfluss des Gegenstands auf die Luftfahrt. Piloten verstehen nicht nur ihr Eingehen auf den Gegenstand, sondern auch die Wirkung des Gegenstands auf die Luftfahrt und ihr Handeln. Somit ist die vollständige Wechselwirkung zwischen Luftfahrt und Begriffsgegenstand Unterrichtsinhalt; d.h. auch die Wirkung des Gegenstands auf Piloten und deren Handeln. Welche Wechselwirkung besteht zwischen dem Gegenstand und der Luftfahrt? Was ist die Bedeutung eines Begriffs im Zusammenhang mit der Luftfahrt? Die Bedeutung eines Begriffs liegt im Kontext, in dem der Begriffsname verwendet wird. Hier ist die Wechselwirkung dargelegt. Was ist der Kontext des Begriffs im Zusammenhang mit Piloten? Eine Beschreibung der fliegerischen Tätigkeit stellt den Kontext der Luftfahrt in Reinform dar. Sie liegt bislang nicht vor. Welche Probleme mit einer Tätigkeitsbeschreibung verbunden sind,

25 Schwerdt, Th.; Gegenstandspädagogik, 2. Auflage, Paderborn 1961, S. 14. 26 Schwerdt, Th.; Gegenstandspädagogik, 2. Auflage, Paderborn 1961, S. 23. 27 Schwerdt, Th.; Gegenstandspädagogik, 2. Auflage, Paderborn 1961, S. 25.

27

hat Reinisch28 dargestellt. „Die Kernaussage zum didaktischen Problem der Inhaltsauswahl lautet also, daß die Lerninhalte aus realen Handlungssituationen auf dem Weg der Deskription zu gewinnen sind.“29 Eine stark verkürzte Beschreibung fliegerischen Handelns stellen die Regeln der Luftfahrt dar. Wenn in der Beschreibung der fliegerischen Tätigkeit oder den Regeln meteorologische Begriffe erscheinen, dann besteht ein Bezug zur Meteorologie. Dieser Bezug wird zum Beispiel durch den Begriff Vereisung angedeutet, wenn geregelt ist, unter welchen Voraussetzungen ein Pilot einen Flug mit Vereisung antreten darf30. Sofern Beschreibungen der Pilotentätigkeit beschränkt sind z.B. auf Fluggebiete, Flugverfahren oder Luftfahrzeugmuster, lassen sich an deren Stelle fliegerische Gesetze und gesetzesähnliche Regeln heranziehen. Die Menge dieser Regeln lässt sich beschreiben. Die Regeln lassen sich aufzählen. Dieses Vorgehen hat den Vorteil, dass in den Gesetzen und Regeln die Erfahrung vieler Piloten zusammengefasst ist. Eine Einzelbefragung ist nicht erforderlich. Es wird von der Annahme ausgegangen, dass diese Befragung von den gesetzgebenden Gremien vorgenommen worden ist. Als Grundlage dienen gesetzliche und gesetzesähnliche Vorschriften der Fliegerei, in denen Verhaltensregeln für Piloten festgelegt sind. In diesen Regeln werden den Piloten einige Tätigkeitsabschnitte vorgeschrieben. Zumindest diese Tätigkeitsabschnitte sind Bestandteil der fliegerischen Tätigkeit. Als Grundlagen in diesem Sinne werden herangezogen: - Luftfahrthandbuch Deutschland AIP Germany, - Luftverkehrsgesetz LuftVG, - Luftverkehrs-Ordnung LuftVO, - Durchführungsbestimmungen zur LuftVO, - Luftverkehrs-Zulassungs-Ordnung LuftVZO, - Betriebsordnung für Luftfahrtgerät LuftBO, - Durchführungsverordnungen zur LuftBO LuftBO DVO, - Verordnung über Luftfahrtpersonal LuftPersV, - Prüfordnung für Luftfahrtgerät LuftGerPO, - Kostenverordnung der Luftfahrtverwaltung LuftKostV, - Verordnung zur Beauftragung eines Flugsicherungsunternehmens FS-

AuftragsV, - Verordnung über die Betriebsdienste der Flugsicherung FS-BetrV, - Verordnung über das erlaubnispflichtige Personal für die Flugsicherung und

seine Ausbildung FSPAV, - Verordnung über die Flugsicherungsausrüstung der Luftfahrzeuge FSAV, 28 Siehe Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 119 ff. 29 Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 128. 30 LuftBO § 35 (3): „Ein Flug unter Wetterbedingungen, bei denen Vereisung zu erwarten ist, darf nur dann angetreten oder zum Bestimmungs- oder Ausweichflugplatz fortgesetzt werden, wenn das Luftfahrzeug mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist.“

28

- Verordnung über Flugfunkzeugnisse FlugfunkV, - Gesetz über das Luftfahrtbundesamt - Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm, - Gesetz über den Deutschen Wetterdienst DWDG, - Verordnung über Bodenabfertigungsdienste auf Flugplätzen BADV, - Gesetz über die Untersuchung von Unfällen und Störungen bei dem Betrieb

ziviler Luftfahrzeuge FlUUG, - ICAO Artikel 15 - ICAO Artikel 28 - ICAO Artikel 37, - ICAO Artikel 69 - ICAO Artikel 71. Die darin enthaltenen meteorologischen Begriffen sind in Anhang I aufgeführt. Der Begriff Vereisung z.B. erscheint in der LuftBO §21 (3), §35 (3), LuftBO-DVO 1 §11 (1) 2., §44 (1) 2., §45(1) 2., LuftBO-DVO 3 §2 (1) 2. a), LuftBO-DVO 5 §17 b) 6., LuftBO-DVO 6 §13 b) 7., im AIP Germany auf den Seiten AIP Germany GEN 2.2-4, GEN 2.2-5, GEN 2.2-7, GEN 2.2-10, GEN 3.5-4 und GEN 3.5-5. Der darin enthaltene fliegerische Kontext des Begriffs Vereisung ist in Anhang II aufgeführt. In LuftBO §21 (3), LuftBO §35 (3), LuftBO-DVO 1 §11 (1) 2. und LuftBO-DVO 3 §2 (1) 2. a) ist geregelt, dass Luftfahrzeuge mit Hilfe von Geräten vor dem Einfluss der Vereisung geschützt sein müssen. In LuftBO-DVO 1 §44 (1) 2. und LuftBO-DVO 1 §45(1) 2. ist geregelt, dass der Einfluss der Vereisung berücksichtigt werden muss. In LuftBO-DVO 5 §17 b) 6. und LuftBO-DVO 6 §13 b) 7. ist geregelt, dass mit Sanktionen zu rechnen hat, wer die Vereisung nicht hinreichend berücksichtigt. In AIP Germany GEN 2.2-4, AIP Germany GEN 2.2-5, AIP Germany GEN 2.2-7 und AIP Germany GEN 2.2-10 ist geregelt, mit welchen Abkürzungen der Air Information Service die Vereisung kennzeichnet. Damit ist die Bedeutung der Vereisung für die Luftfahrt beschrieben.

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3.4 Welcher Anteil Meteorologie wird vermittelt zum Verständnis der Bedeutung im Bereich Luftfahrt?

Frage 4: Welcher Anteil an der Fachwissenschaft (Meteorologie) wird vermittelt, um die Bedeutung der Begriffe im Rahmen der Tätigkeit (Luftfahrt) verständlich zu machen?

Um die Menge an meteorologischen Inhalten zu ermitteln, die erforderlich ist zum (fliegerischen) Verständnis eines Begriffs in Verbindung mit dem Führen eines Luftfahrzeugs, stellt sich die Frage, wie dieser Begriff vermittelt wird; auf welchem Weg das Verständnis dieses Begriffs erreicht wird. Denkbar ist folgendes Szenarium: Im Unterricht zur Meteorologie für Piloten wird ein Begriffsname aus der Schnittmenge von fachwissenschaftlichen und tätigkeitsbezogenen Begriffsnamen – z.B. Vereisung – präsentiert. Mit diesem Begriff werden bei den Schülern Fragen angeregt, u.a. solche, die an die Meteorologie gerichtet sind. Die Fragen beruhen darauf, dass der Schüler allein mit dem Wissen um den Begriffsnamen nicht in der Lage ist, seine Tätigkeit auszuüben. Der Schüler steht vor einer Aufgabe, die er nicht erfüllen kann, da im Aufgabentext unbekannte Begriffsnamen enthalten sind. Mit seinen Fragen nach den Begriffen versucht er, die Aufgabe zu verstehen. Um die Fragen zu finden, deren Antworten die Tätigkeit ermöglichen, ist es denkbar zu erfassen, welche Fragen Schüler zu einem Begriffsnamen stellen.31 Es sind jedoch nicht die am häufigsten gestellten Fragen, deren Antworten die Tätigkeit ermöglichen. Wesentlich für den inhaltlichen Erfolg, d.h. dafür, dass die Schüler die zu erlernende Tätigkeit ausführen, ist nicht, dass die im Unterricht tatsächlich gestellten Fragen beantwortet werden, sondern dass die richtigen Fragen beantwortet werden. Die Unterrichtspraxis zeigt, dass – vor allem bei begrenztem Zeitansatz – die Schüler nicht immer die hilfreichen, d.h. die richtigen Fragen finden. Davon unberührt bleibt die Tatsache, dass in einer mehrfach erprobten Unterrichtssituation konkrete Fragen häufig gestellt werden. Es handelt sich dabei nicht notwendigerweise um Fragen, deren Antwort dazu beiträgt, die Tätigkeit zu ermöglichen. Es handelt sich eher um Fragen, die deshalb aufkommen, weil plötzlich ein vom Ausbildungsziel unabhängiges, eigenständiges Interesse an einem Thema aufkommt; weil dieses Thema z.B. im Fernsehen oder im Kino aufregend dargestellt worden ist. Diese Darstellung war vielleicht aufregend ohne jeden Bezug zum Ausbildungsziel. Eine Fernsehsendung über Kugelblitze hat in meinem Unterricht mehrmals dazu geführt, dass eine Diskussion aufkam über Kugelblitze in Gebäuden und selbst im Keller. Ein Bezug zur Luftfahrt wurde nicht hergestellt. Der Film Twister hat Fragen hervorgebracht zu der Wirkung von Tornados am Boden und auf Gebäude. Auch dabei wurde kein Bezug zur Luftfahrt hergestellt. Er war von den 31 Vgl. Lüer, G.; Gesetzmäßige Abläufe beim Problemlösen, Weinheim 1973, zitiert nach Fillbrandt, H. bei Schoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im Hochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildung von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 48.

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Schülern gar nicht gewünscht. Die Schüler waren in der Unterrichtssituation abgelenkt durch eine starke Erinnerung. Diese Ablenkung wurde überwunden durch das Eingehen auf die von Schülern gestellte Frage. Die von den Schülern tatsächlich gestellten Fragen fallen in den Bereich der Unterrichtsmethodik. Welche sind die richtigen Fragen? Um auf einen Begriff einzugehen, muss der Begriffsgegenstand bekannt sein. Beantwortet wird also die Frage: Was ist der Begriffsgegenstand? Alle weiteren Fragen an die Fachwissenschaft (Meteorologie) ergeben sich aus der Standardfrage: Welche generell gültigen, fachwissenschaftlichen (meteorologischen) Aussagen werden benötigt, um den mit dem Begriff in Verbindung stehenden Teil der Tätigkeit auszuüben? Die Frage gilt den generell gültige Aussagen, um den Unterricht nicht mit der unerreichbaren Fülle von Einzelfällen zu überfrachten. Auf alle Einzelfälle der zukünftigen Tätigkeit kann der Unterricht nicht vorbereiten. Er wird beschränkt auf generell gültige Aussagen, deren Interpretation die Tätigkeit in vielen Einzelsituationen ermöglicht.

31

3.4.1 Der Gegenstand des Begriffs Den Schülern wird der Begriffsgegenstand vorgestellt. Es wird die Frage beantwortet:

Frage 5: Was ist der nackte Gegenstand, der mit dem Begriffsnamen angesprochen wird?

Im Beispiel: Frage 5(Meteorologie/ Vereisung/ Luftfahrt): Was ist Vereisung?

Dass diese Frage nicht ausschließlich an die Fachwissenschaft oder die Tätigkeit gerichtet ist, nimmt nicht Wunder, zeichnet sich doch der Begriff dadurch aus, dass er beiden zugeordnet wird. Der Gegenstand ist in Lexika beschrieben. Lexika beschränken sich meist nicht auf den nackten Gegenstand. Sie enthalten häufig Bedeutungsanteile die der Autor für lesenswert hält. Vgl. zum Begriffsnamen Vereisung die Ausführungen in - Rocznik, K.; Kleines Wetterlexikon, Stuttgart 1984, S. 121, - Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.); Meyers kleines Lexikon Meteorologie,

Mannheim Wien Zürich 1987, S. 435, - Keil, K. (Hrsg.); Handwörterbuch der Meteorologie, Frankfurt a. M. 1950, S.

579. Die Antwort lautet im wesentlichen:

Vereisung – auch als Luftfahrzeugvereisung bezeichnet – ist das Ansetzen von Eis (an Luftfahrzeugen).32

Damit ist der nackte Begriff Vereisung beschrieben.

32 Vgl. Eichenberger, W.; Flugwetterkunde, 6.Auflage, Zürich 1977, S. 253. Vgl. auch Lester, P.F.; Aviation Weather, 2nd edition, Englewood/CO 2000,s. 13-2 f. Beachtenswert erscheint, dass der nackte Gegenstand nicht erklärt ist in Lehrbüchern wie Kröchel, G. (Hrsg.); Taschenbuch für das fliegende Personal, 4. Folge, Koblenz Bonn Darmstadt 1975/ Ceconi, L.; Instrumentenflugpraxis, 3. Auflage, Stuttgart 1988/ Apel, K.-H.; Segelflug Praxis, Ausbildung, Weiterbildung, Inübunghaltung, Heusenstamm 1993/ Bruch, H., Malkowski, G.; Leitfaden der Flugmeteorologie für Linienpiloten, 3. Auflage, Delmenhorst 1976/ Knapp, D.; Wetterkunde für Piloten, Stuttgart 1990/ Penner, H.; Der Drachenflieger, Das große Buch vom Hängegleiter, 2. Auflage, Stuttgart 1984/ Bachmann, P. (Hrsg.); Wetterhandbuch für Piloten, Stuttgart 1978.

32

3.4.2 Die Wechselwirkung zwischen Gegenstand und Tätigkeit Welche generell gültigen, fachwissenschaftlichen (meteorologischen) Aussagen werden benötigt, um den mit dem Begriff in Verbindung stehenden Teil der Tätigkeit auszuüben? Um diese Aussagen zu finden, ist es erforderlich, diese Verbindung aufzuschlüsseln. Damit der Schüler eine Verbindung zwischen dem Begriff und seiner Tätigkeit erkennt, fragt er nach den Mechanismen, die dem Gegenstand eine Bedeutung für die Tätigkeit (Luftfahrt) geben. Es wird die Frage gestellt:

Frage 6: Welche Wechselwirkung besteht zwischen dem Gegenstand einerseits und der Tätigkeit (des Piloten) andererseits?

Oder anders gefragt: Frage 6.1: Welchen Einfluss nimmt der Gegenstand auf die Tätigkeit? Und: Frage 6.2: Welche Tätigkeit geht auf den Gegenstand ein, nutzt den günstigen und meidet den ungünstigen Einfluss des Gegenstands?

Beide Fragen liegen auf der Grenze zwischen Fachwissenschaft und Tätigkeit. Deshalb werden sie beiden gestellt. Der Schüler fragt nach der Wechselwirkung, einerseits um seine zukünftige Tätigkeit zu erlernen (Welche Tätigkeit geht auf den Gegenstand ein?), andererseits um die Tätigkeit selbständig auszuüben. Bekäme er immer dann, wenn es erforderlich ist, die Aufforderung, auf den Gegenstand wie gelernt einzugehen, so wäre es für ihn nicht erforderlich, die Wirkung des Gegenstands zu hinterfragen. Das Eingehen auf den Begriffsgegenstand würde ohne weiteres Wissen und Verstehen erfolgen. Darüber hinaus besteht nicht immer ein simpler Zusammenhang zwischen dem Gegenstand des Begriffs und dem begriffsbezogenen Handeln, der vereinfacht mit „Wenn Begriff, dann Tätigkeit!“ beschrieben wird. Besonders deutlich ist dies, wenn ein Begriff sowohl günstigen als auch ungünstigen Einfluss ausübt.33 Dann ist es offensichtlich erforderlich, beide Richtungen der Wechselwirkung zu durchschauen, um den günstigen Einfluss zu nutzen und den ungünstigen zu meiden. Zu dem Begriff Vereisung benötigt der Schüler Antworten auf die Fragen:

Frage 6.1 (Meteorologie/Vereisung/Luftfahrt): Welchen Einfluss nimmt der Gegenstand Vereisung auf die Tätigkeit des Piloten? Und:

Frage 6.2 (Meteorologie/Vereisung/Luftfahrt): Welche Tätigkeit des Piloten geht auf den Begriff Vereisung ein, nutzt den günstigen und meidet den ungünstigen Einfluss der Vereisung?

Die Fragen werden sowohl der Meteorologie als auch der Fluglehre gestellt. Die gemeinsamen Antworten werden im folgenden abgeleitet:

33 Z.B. Wind. Als Rückenwind wirkt er günstig auf den Streckenflug, ungünstig auf Start und Landung.

33

3.4.2.1 Einfluss des Begriffsgegenstands auf die Tätigkeit Eichenberger schreibt in seinem Lehrbuch für Luftfahrtpersonal: „Es wird sich alsdann Eis an den Wandungen des Lufteintrittstutzens in der Nähe der Düsen ansetzen. Damit nimmt der Querschnitt der Ansaugöffnung ab, was einem langsamen Schließen der Drosselklappe gleichkommt, womit die Motorleistung nach und nach zusammenfällt.“34 Und: „In solchen (Düsen- und Turbinen-, Verf.) Triebwerken kann sich Eis in der Lufteintrittdüse, auf der Kompressorennabe und an den Kompressorleitschaufeln bilden. Die Luftströmung wird dadurch stark verändert, was eine rasche Abnahme der Leistung und eine gefährliche Erhöhung der Temperatur der Turbine zur Folge haben kann.“35 Als weitere Einflüsse der Vereisung auf den Betrieb eines Luftfahrzeugs spricht er an: - Auftriebsverlust, - Widerstandserhöhung, - Gewichtserhöhung, - Verminderung des Wirkungsgrades von Propellern, - Vibrationen an Propellern, - Blockieren von Steuerflächen, - Verstopfen von Pitot- und Venturirohren, verbunden mit dem Ausfall von

Geschwindigkeitsanzeige, künstlichem Horizont, Wendeanzeiger, Kreiselkompaß und Variometer,

- Losreißen von Antennen, verbunden mit dem Unterbruch der Radioverbindungen,

- Einschränkung der Sicht durch die Cockpit-Fenster.36 Darüber hinaus werden von anderen angesprochen: - verminderte Stabilität der Fluglage, - Anwachsen der Überziehgeschwindigkeit,37 - „Rauhreif stört die Luftströmung so sehr, daß ein Start unmöglich wird.“38 - „...wächst das Rauheis so stark an, daß sich an Flügel- und Leitwerksvorder-

kanten ein hammerförmiges Gebilde ansetzt. Die Strömung wird dadurch so sehr gestört, daß die Kontrolle über das Flugzeug verloren geht.“39

- „Eine vereiste statische Druckentnahme macht .. den Höhenmesser ... funktionsunfähig, verursacht einen scheinbaren, angezeigten Höhenverlust ...“40

Und:

34 Eichenberger, w.; Flugwetterkunde, 6. Auflage, Zürich 1977, S. 258 f. 35 Ebd. S. 259 f. 36 Vgl. ebd. S. 260 ff. 37 Vgl. Lester, P.F.; Aviation Weather, 2nd edition, Englewood/CO 2000, S. 13-2/ Kühr, W.; Der Privatflugzeugführer Teil II: Grundlagen der Flugwetterkunde, „. Auflage, Bergisch Gladbach 1978, S. 45 und S. 92/ Penner, H.; Motorsegeln heute, 2. Auflage, Stuttgart 1991, S. 138 f, S. 142 f/ Ceconi, L.; Instrumentenflugpraxis, 3. Auflage, Stuttgart 1988, S. 124 f/ Kröchel, G. (Hrsg.); Taschenbuch für das fliegende Personal, 4. Folge, Koblenz Bonn Darmstadt 1975, S. D45. Andere Lehrbücher verzichten auf die Wirkung der Vereisung, z.B. Bachmann, P. (Hrsg.); Wetterhandbuch für Piloten, Stuttgart 1978/ Penner, H.; Der Drachenflieger, Das große Buch vom Hängegleiter, 2. Auflage, Stuttgart 1984/ Knapp, D.; Wetterkunde für Piloten, Stuttgart 1990/ Bruch, H., Malkowski, G.; Leitfaden der Flugmeteorologie für Linienpiloten, §. Auflage, Delmenhorst 1976/ Apel, K.-H.; Segelflug Praxis, Ausbildung, Weiterbildung, Inübunghaltung, Heusenstamm 1993. 38 Bramson, A.; Piloten Handbuch, 4. Auflage, Stuttgart 1992, S. 126. 39 Ebd. S. 127. 40 Ebd. S. 130.

34

3.4.2.2 Tätigkeit im Zusammenhang mit dem Begriff Die Tätigkeit des Piloten ist festgelegt in Tätigkeitsbeschreibungen. Ersatzweise werden hier als Vorlage die o.g. gesetzlichen Regeln für die Luftfahrt verwendet, um daraus ableitend die Tätigkeiten zu beschreiben, die auf den Begriff Vereisung eingehen. Soweit diese Regeln die Tätigkeit nur vage andeuten, interpretiere ich sie im Rahmen meiner Erfahrung als Meteorologie-Lehrer im Bereich Luftfahrt. Z.B.: „Für Flüge unter Wetterbedingungen, bei denen Vereisung zu erwarten ist, müssen alle Luftfahrzeuge mit Einrichtungen ... ausgerüstet sein.“41 „Ein Flug unter Wetterbedingungen, bei denen Vereisung zu erwarten ist, darf nur dann angetreten oder zum Bestimmungs- oder Ausweichflugplatz fortgesetzt werden, wenn das Luftfahrzeug mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist.“42

Tätigkeit 1: Der Pilot informiert sich vor dem Start darüber, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist. Ist Vereisung zu erwarten, so tritt er den Flug mit einem Luftfahrzeug an, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist. Tätigkeit 2: Im Flug beobachtet der Pilot eines Luftfahrzeugs ohne Vereisungsschutz- und ohne Enteisungsanlage das Wetter und das Luftfahrzeug. Lässt das Wetter erkennen, dass Vereisung zu erwarten ist, oder lässt das Luftfahrzeug Vereisung erkennen, dann ändert er den Verlauf des Fluges dahingehend, dass keine Vereisung zu erwarten ist, bzw. dass der Flug abgebrochen wird.

Die gesamte Tätigkeit des Piloten, die auf Vereisung eingeht, ist mit ihrem Bezug zu den Regeln für die Luftfahrt in Anhang III beschrieben.

41 LuftBO §21 (3). 42 LuftBO §35 (3).

35

3.4.3 Die fachwissenschaftlichen Aussagen zur Wechselwirkung zwischen Gegenstand und Tätigkeit Welche generell gültigen, fachwissenschaftlichen (meteorologischen) Aussagen werden benötigt, um die mit dem Begriff in Verbindung stehende Tätigkeit auszuüben? Mit dieser Formulierung der Frage wird nach dem Minimum an fachwissenschaftlichen Aussagen gefragt, das das Ausüben der Tätigkeit ermöglicht. Im Hinblick auf selbständiges Handeln wird die Wechselwirkung des Begriffsgegenstands weiter hinterfragt. Es wird die Frage 7 gestellt: Frage 7: Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft (der

Meteorologie) ermöglichen die Wechselwirkung zwischen dem Begriffsgegenstand und der Tätigkeit?

Oder anders gefragt:

Frage 7.2: Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft (der Meteorologie) werden berücksichtigt, um den günstigen Einfluss des Begriffsgegenstandes (der Vereisung) zu nutzten oder den ungünstigen zu meiden?

Frage 7.1: Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft (Meteorologie) ermöglichen den Einfluss, den der Gegenstand (Vereisung) auf die Tätigkeit (Luftfahrt) nimmt?

Die Antwort auf diese beiden Fragen ist der Anteil an der Fachwissenschaft (Meteorologie), der vermittelt wird zum Verständnis der tätigkeitsbezogenen (auf die Luftfahrt bezogenen) Bedeutung der ausgewählten Begriffe. Um die Frage 7.2 zu erschließen, wird zuerst Frage 7.1 beantwortet: Zu Frage 7.1: Die unter (3.4.2) genannten Einflüsse des Gegenstands auf die Tätigkeit werden daraufhin untersucht, welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft sie ermöglichen. Zu Frage 7.2: Die unter (3.4.2) genannte Tätigkeit des Piloten wird daraufhin untersucht, welche generell gültigen, fachwissenschaftlichen Aussagen – unter anderem aus der Antwort auf Frage 7 – für die genannte Tätigkeit berücksichtigt werden. Mit den Aussagen der Antwort auf Frage 7.1 (Der Einfluss des Begriffsgegenstands auf die Luftfahrt, den es zu nutzen oder zu meiden gilt, wird durch die meteorologischen Aussagen möglich) wird dem Piloten ein Motiv zum Handeln gegeben. Mit der Antwort auf Frage 7.2 (Meteorologische Aussagen ermöglichen, den Einfluss des Begriffsgegenstands zu nutzen oder zu meiden) wird dem Piloten das Handeln plausibel. Mit der Suche nach generell gültigen Aussagen wird verzichtet auf die Fülle meteorologischer Inhalte, die sich auf konkrete individuelle Fälle im Bereich der Luftfahrt erstrecken.

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Im Beispiel lauten die Fragen:

Frage 7.1 (Meteorologie/ Vereisung/ Luftfahrt): Welche generell gültige Aussagen der Meteorologie ermöglichen den Einfluss, den die Vereisung auf die Luftfahrt nimmt?

Und: Frage 7.2 (Meteorologie/ Vereisung/ Luftfahrt): Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen es, den ungünstigen Einfluss der Vereisung zu meiden? (Vereisung wirkt sich nicht günstig aus.)

Die Antwort auf Frage 7.1 (Meteorologie/ Vereisung/ Luftfahrt) berücksichtigt die verschiedenen Einflussarten:

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3.4.3.1 Die den Einfluss ermöglichenden, fachwissenschaftlichen Aussagen

Einfluss 1: Eichenberger schreibt in seinem Lehrbuch für Luftfahrtpersonal: „Es wird sich alsdann Eis an den Wandungen des Lufteintrittstutzens in der Nähe der Düsen ansetzen. Damit nimmt der Querschnitt der Ansaugöffnung ab, was einem langsamen Schließen der Drosselklappe gleichkommt, womit die Motorleistung nach und nach zusammenfällt.“43 Frage zu Einfluss 1: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diesen Einfluss? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass sich Eis an den Wandungen des Lufteintrittstutzens in der Nähe der Düsen ansetzt? Antwort auf die Frage zu Einfluss 1: Damit die Luft in den Lufteintrittstutzen hineinströmt, wird im Ansaugstutzen der Luftdruck abgesenkt. Das Druckgefälle zwischen außen und innen beschleunigt die Luft in den Lufteintrittstutzen hinein. Auf dem Weg hinein – vom höheren zum niedrigeren Druck – gelangt die Luft im Bruchteil einer Sekunde unter geringeren Druck. In dieser kurzen Zeit ist der Wärmeaustausch mit der Umgebung gering. Die Druckänderung erfolgt nahezu adiabatisch ab.

Generell gültige Aussagen der Meteorologie: Adiabatische Druckabnahme geht einher mit einer Temperaturabsenkung.44 Wird beim Absenken der Temperatur der Taupunkt unterschritten, so bedeutet das eine Übersättigung des Raumes mit Wasserdampf. Feste Körper lösen das Kondensieren aus. Dabei wird Wasserdampf zu flüssigem Wasser. Luftfahrzeugteile eignen sich als Auslöser für den Kondensationsvorgang.45 Wird mit der Temperatur des Wassers der Gefrierpunkt unterschritten, so gefriert das Kondenswasser und bildet den o.g. Eisansatz.

Die vollständige Bearbeitung aller Einflüsse der Vereisung ist in ANHANG IV zu finden. Und: Antwort auf Frage 7.2 (Meteorologie/ Vereisung/ Luftfahrt):

43 Eichenberger, W.; Flugwetterkunde, 6. Auflage, Zürich 1977, S. 258 f. 44 Vgl. die Ausführungen zu adiabatischen Zustandsänderungen bei Möller, F.; Einführung in die Meteorologie, Band 1: Physik der Atmosphäre, Mannheim 1973, S. 85 f, und bei Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 87 ff. Vgl. die thermodynamischen Erläuterungen bei Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt 1956, S. 24. 45 Vgl. Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt 1956, S. 98 ff.

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3.4.3.2 Die die Tätigkeit ermöglichenden, fachwissenschaftlichen Aussagen

Tätigkeit 1: Der Pilot informiert sich vor dem Start darüber, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist. Ist Vereisung zu erwarten, so tritt er den Flug mit einem Luftfahrzeug an, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist. Frage zu Tätigkeit 1: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start darüber informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot den Flug mit einem Luftfahrzeug antritt, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist? Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1: Dass der Pilot sich vor dem Start über zu erwartende Vereisung informiert, wird dadurch möglich, dass es Wetterdienste gibt, die diese Information für Piloten bereitstellen.46 Falls Vereisung erwartet wird, bedarf es offensichtlich keiner meteorologischen Aussagen, um den Flug mit einem Luftfahrzeug anzutreten, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist. Die vollständige Bearbeitung aller Tätigkeiten im Zusammenhang mit Vereisung ist n ANHANG V zu finden. Bei den Antworten auf die Fragen 6, 8 und 9 wird deutlich, dass die verwendeten Regeln für die Luftfahrt eine vollständige Tätigkeitsbeschreibung nicht ersetzen. Die Intensitätsstufen der Vereisung z.B. werden zwar angesprochen, aber nicht, wie der Pilot auf sie eingeht. Dies ist Aufgabe der Fluglehre im engeren Sinn.

46 Vgl. AIP Germany GEN 3.5-1 ff. Vgl. ICAO (Hrsg.); ICAO-Annex 3 Meteorological Service for International Air Navigation, Montreal 1999.

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3.4.4 Die fachwissenschaftlichen Aussagen werden hinterfragt Der Begriff (hier: Vereisung) wird Schritt für Schritt hinterfragt. Auf die unter (3.4.3) genannten Antworten folgen Fragen nach den in den Antworten verwendeten Begriffen. Prinzipiell sind diese Fragen nicht erforderlich, sofern die oben gegebenen Antworten nur bekannte Begriffe enthalten. Es dient jedoch häufig der Übersichtlichkeit und damit der Verständlichkeit einer Antwort, wenn komplexe Sachverhalte mit dem Begriffsnamen der Fachsprache genannt werden. Der Lehrer gibt die unter (3.4.3) aufgeführten Antworten in der Sprache der Schüler. Er ermittelt – z.B. im Gespräch oder mit Hilfe schriftlich zu beantwortender Fragen – welche der von ihm verwendeten meteorologischen Begriffe den Schülern nicht bekannt sind, und erarbeitet sie mit den Schülern. (Er ermittelt ebenso, welche Begriffe der Schnittmenge mit ihrer Bedeutung im Bereich Luftfahrt den Schülern schon bekannt sind, um auf deren Erarbeitung zu verzichten.) Auch bei einem solchen Begriff werden die Fragen nach Gegenstand und Bedeutung gestellt: Was ist der Begriffsgegenstand? Und: Welche Bedeutung hat der Gegenstand hier in der gegebenen Antwort? In den unter 3.4.3 gegebenen Antworten treten meteorologischen Begriffe auf. Sie sind mit ihrem nackten Gegenstand und ihrer Bedeutung in diesen Antworten Unterrichtsinhalt, sofern nicht beide auch Teil der Sprache der Schüler sind oder an anderer Stelle des Fachunterrichts schon unterrichtet worden sind. Der Begriffsgegenstand ist in Lexika zur Meteorologie erklärt. Die Bedeutung eines Begriffs in der jeweiligen Antwort ist mit der Antwort gegeben. Aus den o.g. Antworten ergibt sich jeweils die Frage nach dem Gegenstand des meteorologischen Begriffs. Angegeben ist, wo in den drei Lexika47 der Begriffsgegenstand erklärt ist. In der Antwort auf die Frage zu Einfluss 1 tritt unter anderen der folgende meteorologische Begriff auf: - Adiabatische Druckabnahme, KWL: S. 13, MKL: S. 188

Z.B. der Begriffsgegenstand: „adiabatische Zustandsänderung: bei einem Gas ein Vorgang, bei dem durch eine gedachte Hülle um das System keine Wärme hindurchgeht, dem also keine Wärme zugeführt oder entzogen wird.“.“48 Die adiabatische Druckabnahme ist der Vorgang, bei dem durch eine gedachte Hülle um eine Gasmenge keine Wärme hindurchgeht, während der Druck im Gas abnimmt. „Wärmeänderungen in einem solchen System können nur auf

47 1. Rocznik, K.; (KWL) Kleines Wetterlexikon, Stuttgart 1984.

2. Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.); (MKL) Meyers kleines Lexikon Meteorologie, Mannheim Wien Zürich 1987.

3. Keil, K. (Hrsg.); (HWB) Handwörterbuch der Meteorologie, Frankfurt am Main 1950. 48 Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.); Meyers kleines Lexikon Meteorologie, Mannheim Wien Zürich 1987, S. 18 f. Vgl. auch Rocznik, K.; Kleines Wetterlexikon, Stuttgart 1984, S. 13.

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Kosten oder zugunsten der inneren Energie stattfinden. Wenn z.B. in der Atmosphäre bei Vertikalbewegungen ein Luftquantum schnell gehoben wird, dehnt es sich adiabatisch aus, da es unter geringeren Luftdruck gelangt. Die Ausdehnungsarbeit erfordert einen Energieaufwand, der die innere Energie des Luftquantums mindert, erkennbar an einer Abkühlung bzw. Temperaturabnahme.“49

Z.B. die Bedeutung des Begriffsgegenstands in der Antwort auf die Frage zu Einfluss 1: Adiabatische Druckabnahme geht einher mit einer Temperaturabsenkung.50 Wird beim Absenken der Temperatur der Taupunkt unterschritten, so bedeutet das eine Übersättigung des Raumes mit Wasserdampf. Feste Körper lösen das Kondensieren aus. Dabei wird Wasserdampf zu flüssigem Wasser. Luftfahrzeugteile eignen sich als Auslöser für den Kondensationsvorgang.51 Wird mit der Temperatur des Wassers der Gefrierpunkt unterschritten, so gefriert das Kondenswasser und bildet den o.g. Eisansatz. Die Erklärung des Begriffsgegenstands „adiabatische Druckabnahme“ reicht aus, um die mit der Antwort auf die Frage nach dem Einfluss 1 beschriebene Bedeutung der adiabatischen Druckabnahme zu verstehen. Damit wird auch die Antwort selbst verstanden.

Die vollständige Bearbeitung der genannten, meteorologischen Begriffe ist in ANHANG VI aufgeführt.

49 Ebd. 50 Vgl. die Ausführungen zu adiabatischen Zustandsänderungen bei Möller, F.; Einführung in die Meteorologie, Band 1: Physik der Atmosphäre, Mannheim 1973, S. 85 f, und bei Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 87 ff. Vgl. die thermodynamischen Erläuterungen bei Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt 1956, S. 24. 51 Vgl. bei Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt 1956, S. 98 ff.

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4 Beispiel einer Unterrichtseinheit zum Thema Vereisung Die Methodik des Unterrichts ist nicht Gegenstand der vorliegenden Betrachtung. Die Unterrichtseinheit zum Thema Vereisung in der hier dargestellten Form ist deshalb nicht als vorbildlich zu werten. Sie zeigt nur, dass die gefundenen Unterrichtsinhalte als Unterricht darstellbar sind. Ziel der Unterrichtseinheit ist, dass die Schüler in ihrer zukünftigen Tätigkeit als Piloten hinsichtlich der Vereisung über die richtige Entscheidungsgrundlage verfügen, soweit die Meteorologie sie bereithält. D.h., dass sie den Begriff Vereisung so interpretieren, dass die darauf aufbauenden Entscheidungen der Flugvorbereitung und der Flugführung den ungünstigen Einfluss der Vereisung minimieren. Dass der Begriff Vereisung mit der oben beschriebenen Bedeutung unterrichtet werden kann, lässt sich an folgendem Unterrichtsbeispiel zeigen. Dabei folgt der Unterrichtsaufbau und -ablauf dem in (3.4) gedachten Szenario, d.h. den in ANHANG VII aufgeführten Fragen 5 bis 7: I Vorgestellt wird der Begriffsname „Vereisung“. Bericht eines Vereisungsfalls. Ergebnis: Am Luftfahrzeug hat sich Eis angelagert. Im Gespräch wird festgestellt, wie weit der Begriff mit seinem Gegenstand und mit seiner Bedeutung im Bereich Luftfahrt den Schülern bekannt ist. Ziel: Die Schüler setzen sich mit dem Begriff Vereisung auseinander. Sie fragen danach, was Vereisung ist. II Gefragt wird nach dem mit dem Begriffsnamen angesprochenen Gegenstand? (Frage 5, ANHANG VII) Frage: Was ist Vereisung? Der Begriff Vereisung wird vorgestellt mit seinem Gegenstand. Im Flug tritt gelegentlich auch Flugzeugvereisung auf. In den Vorschriften für die Luftfahrt ist festgelegt, dass - der Einfluss der Vereisung berücksichtigt werden muss, - mit Sanktionen zu rechnen hat, wer den Einfluss nicht berücksichtigt, - in einigen Fällen Luftfahrzeuge mit Geräten vor dem Einfluss geschützt sein müssen. Ziel: Die Schüler beschreiben den Gegenstand Vereisung. Sie fragen nach dem Einfluss der Vereisung auf das Fliegen. III Welchen Einfluss nimmt Vereisung auf die Tätigkeit? (Frage 6.1, ANHANG VII) Frage: Wie wirkt sich Vereisung auf das Fliegen aus? Im Rahmen eines brain storming werden folgende Effekte angesprochen: - Scheiben werden undurchsichtig, - bewegliche Teile werden unbeweglich, Steuerbewegung wird behindert, - Gewicht nimmt zu,

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- Oberfläche wird rauher: größerer Luftwiderstand, die Aerodynamik der Auftriebsflächen und die Steuerbarkeit werden beeinträchtigt, der Auftrieb vermindert (bei Hubschraubern schon ab einer Eisdicke von 0,9 mm),

- Eis an rotierenden Teilen führt zu Unwucht und personal- und material-belastender Vibration,

- löst sich Eis von rotierenden Teilen, dann kann es als Geschoß Schäden herbeiführen - auch am eigenen Luftfahrzeug,

- Eis kann an Antennenstäben eine Pendelbewegung verursachen, die sogar zum Bruch der Antenne führen kann,

- vereist der Vergaser, so fällt das Triebwerk aus, - Schneeregen kann sich als Schneematsch am Lufteinlaß des Triebwerks

festsetzen. Ein dort entstandener Eisklumpen kann sich ablösen, ins Triebwerk eingesaugt werden, und dort zerstörend wirken.52

Ziel: Die Schüler erläutern den Einfluss des Begriffsgegenstands auf die Luftfahrt. Sie fragen nach meteorologischen Aussagen, die Vereisung ermöglichen. IV Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft ermöglichen Vereisung? (Frage 7.1, ANHANG VII) Wie kommt es zu Vereisung? Welche Vorgänge in der Atmosphäre, verursachen Vereisung? Wie kommt es zu Vereisung? Was passiert in der Atmosphäre, wenn es zu Vereisung kommt? Welche generell gültigen meteorologischen Aussagen ermöglichen Eisansatz am Luftfahrzeug? "Wie kommt es dazu, daß sich Eis am Luftfahrzeug ansetzt?" Flüssiges unterkühltes Wasser ist in der Luft, gefriert beim Aufprall auf das Luftfahrzeug. Unterschieden wird zwischen Rauheis und Klareis. Rauheis entsteht, wenn kleine Wassertröpfchen am Luftfahrzeug gefrieren, ohne vorher zu zerfließen. Es bilden sich viele kleine Eiskügelchen. Klareis entsteht aus großen unterkühlten Wassertropfen, die vor dem Gefrieren zu einer glatten Haut zerfließen.

52 Vgl. zum Einfluss der Vereisung: Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt/ M. 1956, S. 260 ff.

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Fig 6: Rauheis und Klareis..

Weitere Formen der Vereisung: Zu der sogenannten Vergaservereisung kommt es, wenn im Vergaser Gefriertemperaturen entstehen (durch das sich Ausdehnen der angesaugten Luft und durch das Verdunsten von Treibstoff) und bei Erreichen des Tau-/Reifpunkts Kondenswasser (aus der Luft oder dem Treibstoff) gefriert. Schneeregen klebt fest. Die markanten Wettererscheinungen: Beim Fliegen in Wolken wird im Temperaturbereich zwischen 0°C und –12°C immer mit Vereisung gerechnet, wenn auch mit unterschiedlicher Intensität. Außerhalb von Wolken ist es der Niederschlag, der auf möglichen Eisansatz hinweist. Fester Niederschlag (nicht Hagel), z.B. Schneefall birgt nur ein geringes Risiko (Ausnahme: beim Freiballon führt Schneefall zu einer Gewichtszunahme). Flüssiger Niederschlag ist im entsprechenden Temperaturbereich unterkühlt und bildet Eisansatz beim Zusammentreffen mit dem Luftfahrzeug. Nebel besteht aus flüssigen Teilchen und ist im Hinblick auf Vereisung dem Niederschlag ähnlich, während Dunst überwiegend aus festen Teilchen besteht und keine Vereisungsgefahr birgt. Ziel: Die Schüler erläutern die generell gültigen Aussagen der Meteorologie, die den Einfluss der Vereisung auf die Luftfahrt ermöglichen. Sie fragen danach, wie man sich vor Vereisung schützt. V Welcher Teil der Tätigkeit nutzt den günstigen und meidet den ungünstigen Einfluss der Vereisung? (Frage 6.2, ANHANG VII) Fragen: Wie schützt man sich vor der Gefahr der Vereisung? Wie nutzt man Vereisung (Entfällt, da kein Nutzen für das Fliegen möglich) ? Wie wird Vereisung in der Flugplanung berücksichtigt? Wie wird im Flug Schaden durch Vereisung verhindert? "Was kann man gegen die Gefahr tun?" Das Vermeiden steht an erster Stelle. Vereisung ist eine tödliche Gefahr, die man nicht mutwillig eingeht. Um die Gefahr zu vermeiden, informieren sich Piloten darüber, wo, wann und mit welcher Intensität

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mit Vereisung zu rechnen ist. Im Flug beobachten sie Niederschlag und messen die Lufttemperatur, um Vereisungsgefahr zu erkennen und eine Vereisungsschutzanlage oder Enteisungsanlage in Betrieb zu nehmen. Im Flug beobachten sie, ob sich Eisansatz am Luftfahrtzeug bildet, um dann sofort das zu verlassen. "Wie bemerkt man Eisansatz?" Am einfachsten stellt man Eisansatz mit dem Auge fest. In Flugrichtung vorstehende Teile (z.B. Scheibenwischer, Tragflächen, Kufen) vereisen als erste. Vorher kann man oft schon Auftriebsverlust wahrnehmen, wenn man ein Augenmerk darauf hat. Es empfiehlt sich, die Lufttemperatur zu beobachten. Bei gemessenen Temperaturen unter +4oC achtet man in Wolken sehr aufmerksam auf das erste Anzeichen von Eisansatz. Außerhalb von Wolken schaut man auf Regen, Schneefall und Schneeregen. Wenn die Frontscheibe undurchsichtig wird, das Steuer blockiert, das Luftfahrzeug auf Steuereingaben nicht mehr reagiert oder stark vibriert, wenn der Höhenverlust nicht mehr ausgeglichen werden kann oder das Treibwerk ausfällt, dann ist der Eisansatz schon in ein gefährliches Stadium gelangt. So weit darf es nicht kommen. Bei Hubschraubern kann man davon ausgehen, daß dann, wenn man Eisansatz irgendwo am Luftfahrzeug feststellt, der Rotorkopf schon vereist ist. Ist es zu Eisansatz gekommen, stellt sich die Frage, wie man der Gefahr entgehen kann. Sofern Enteisungsanlagen (Zweck von Enteisungsanlagen ist es, das angelagerte Eis abzubauen, mechanisch, thermisch) zur Verfügung stehen, werden sie genutzt, um die Gefahr zu verringern. Häufig bleibt keine andere Möglichkeit, als die Flucht vor der Gefahrenquelle: Der Flugweg wird geändert. Es genügt, die Flughöhe zu variieren, um eine vereisungsträchtige Wolke zu verlassen. Eine Flucht nach oben ist allerdings nur in dann zu empfehlen, wenn die erforderliche Steighöhe auch mit verringerter Auftriebsleistung erreicht wird, da der Eisansatz meist den Auftrieb mindert oder schon für das Höhehalten ein Mehr an Leistung erforderlich macht. Selbst ein Ausweichen nach unten - in wärmere Luft - führt nicht sofort zu einem Abbau des angesetzten Eises. So ist eine Sicherheitslandung der beste Ausweg, wenn der Untergrund sie zulässt. Ziel: Die Schüler erläutern, auf welche Weise man den schädlichen Einfluss der Vereisung auf die Luftfahrt meidet. Sie fragen nach meteorologischen Aussagen, die es ermöglichen, den ungünstigen Einfluss der Vereisung zu vermeiden. VI Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft ermöglichen es, den günstigen Einfluss der Vereisung zu nutzen (entfällt) und den ungünstigen zu meiden? (Frage 7.2, ANHANG VII) Fragen: Woher erhält man Informationen über das Auftreten von Vereisung? Woran erkennt man im Flug, dass mit Vereisung zu rechnen ist? Woran erkennt man im Flug aufgetretene Vereisung? Welche Flugwegänderung führt zum Verlassen des Vereisungsgebiets? Der Temperaturbereich: Bei welchen Temperaturen man die Vergaservorwärmung oder andere Vereisungsschutzanlagen (Zweck von Vereisungsschutzanlagen ist es, Eisansatz zu verhindern) einschaltet, ist in den technischen Richtlinien festgelegt. In

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der Regel werden diese Einrichtungen schon bei Temperaturen über 0oC eingeschaltet. Es gilt, daß die Gefahr der Vereisung im Bereich um 0oC am größten ist. Unter -12oC ist sie weitgehend unbedeutend, da dann die Menge an flüssigem Wasser in der Luft sehr gering ist. Wetterdienste informieren Piloten auf den Großflughäfen darüber, wann, wo und mit welcher Intensität Vereisung auftreten wird. Z.B. wird Vereisung im Beratungsgespräch und in significant weather charts angesprochen. Verwendet werden die Intensitätsstufen light (LGT) für leichte Vereisung, moderate (MOD) für mäßige Vereisung und severe (SEV) für starke Vereisung. Da von den Vorhersagen nicht jedes Auftreten von Vereisung erfasst wird, wird auch im Flug auf das Auftreten von Vereisung geachtet. Stellt der Pilot während des Fluges Vereisung fest, entfernt er den Eisansatz mit Geräten oder verlässt den Bereich, in dem sich Eisansatz bildet. Ziel: Die Schüler erläutern die generell gültigen Aussagen der Meteorologie, die es ermöglichen, den schädlichen Einfluss der Vereisung auf die Luftfahrt zu meiden. VII Welche fachwissenschaftlichen Begriffe werden in den fachwissenschaftlichen Aussagen verwendet? Gemäß (3.4.4) werden die in den fachwissenschaftlichen Aussagen verwendeten fachwissenschaftlichen Begriffe mit ihrem Begriffsgegenstand im Unterricht präsentiert. Bestandteil der Unterrichtseinheit zum Thema Vereisung sind z.B. die Begriffe Temperatur und Taupunkt (siehe 3.4.3.1, 4-IV und Anhang VI). Der Begriffsgegenstand Temperatur ist beschrieben in KWL S. 110, MKL S. 403 und HWB S. 507 ff. Der Begriffsgegenstand Taupunkt ist beschrieben in KWL S. 109, MKL S. 400 und HWB S. 506. Im Unterricht können sie auf die folgende Weise präsentiert werden: Die Lufttemperatur trägt bei zum Verständnis vieler fliegerisch interessanter Wetterelemente; z.B. Eisansatz am Luftfahrzeug, Wolken und Nebel. Die Lufttemperatur ist - im Gegensatz zum Taupunkt - eine aus dem Alltag geläufige Größe. Das Verständnis von ihr enthält allerdings häufig versteckte physikalische Ungereimtheiten. Das wird nach einem kurzen Gespräch über die Verfahrensunterschiede der verschiedenen Meßgeräte deutlich bei der Frage, ob das Meßgerät während des Meßvorgangs von der Luft angeströmt werden sollte. Die Erkenntnis aus dem Alltag sagt, daß der Mensch bei starkem Wind friert. Der Wind scheint die Temperatur zu senken. Die Idee geht so weit, daß scheinbar das Thermometer durch den Wind getäuscht wird; daß es eine falsche Temperatur anzeigt. Diesem Mißverständnis kann entgegengetreten werden mit einem Gedankenexperiment: Die Temperatur der in einem Behälter enthaltenen Luft soll mit

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einem Thermometer gemessen werden. Die Temperatur der Luft beträgt 10oC. Das Thermometer wird aus dem Schrank geholt. Es hat eine Temperatur von 20oC.

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„Welche Temperatur zeigt das Thermometer an?“ Es bedarf nur geringer Überlegung, um zuerkennen, daß das Thermometer nicht 10oC anzeigen wird. Nahezu unbemerkt schleicht sich die Idee der Wärmemenge ein. „Das Thermometer wird abgekühlt, es gibt Wärme ab. Die Lu t nimmt die abgegebene Wärme auf. Siewird wärmer Haben Thermometer und Lu t die gleiche Temperatu , dann bleibt dieAnzeige des Thermometers auf einem bestimmten Wert stehen; wir lesen einen Wertzwischen 10oC und 20oC ab." „Da wir mit dem Thermometer d e Temperatur der Luft messen, soll d e Thermometeranzeige möglichst wenig von der Luft empera ur abweichen. Wird dies durch eine größere oder geringere Luftmenge erreicht?" Die Idee von der Wärmemenge fest. Es wird klar, daß eine größere Menge Luft beim Abkühlen um ein Kelvin mehr Wärme abgibt als eine kleinere. Der nächste Gedankenschritt führt dazu, daß der Meßfehler um so kleiner wird, je größer die verwendete Luftmenge wird. Demnach sollte möglichst viel Luft an das Thermometer geführt werden. Dies geschieht mit einem Luftstrom. Hinzukommt, daß das Thermometer sich um so schneller an die Lufttemperatur anpaßt, je schneller der Luftstrom ist. Die Alltagserkenntnis (Wind kühlt den menschlichen Körper ab) ist damit aber noch nicht überwunden. Es muß deutlich werden, daß sie nicht im Widerspruch steht zu dem Gedanken, ein Thermometer messe im Luftstrom die Lufttemperatur besser als in ruhender Luft. Es ist Allgemeingut, daß ein Wärmeaustausch immer vom wärmeren zum kälteren Körper stattfindet. Berühren sich zwei Körper mit unterschiedlicher Temperatur, dann wird der wärmere kälter und der kältere wärmer. Betrachtet man den Menschen in diesem Sinne als einen Körper, und die Luft als den zweiten, dann erwärmt auch hier der wärmere den kälteren.

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Der Eindruck, daß Wind den menschlichen Körper abkühlt, stimmt so lange, wie die Temperatur der Luft unter der des Körpers liegt. Ist die Luft wärmer als der Mensch, dann empfindet dieser ein Erwärmen, bis die Haut durch das Verdunsten von Schweiß gekühlt wird (Sauna). Das Ergebnis für die Fliegerei ist, daß die Genauigkeit des Thermometers außen am Luftfahrzeug nicht durch die anströmende Luft beeinträchtigt wird, solange es trocken bleibt. Für den Strahlungsfehler fehlt häufig das Verständnis. Auch hier soll die Luft als Körper verstanden werden; als ein Gaskörper, der nahezu keine Strahlungsenergie aufnimmt, der Strahlen weitgehend ungehindert durch sich hindurchgehen läßt. Im Gegensatz dazu nimmt der feste Thermometerkörper die Energie der Lichtstrahlen auf. Er wird wärmer als die Luft. Für den Taupunkt folgt der Unterrichtsvorschlag „Dew Point“: Der Taupunkt steht in enger Beziehung zu den Begriffen relative und absolute Luftfeuchte, Wasserdampfsättigung, Lufttemperatur, Tau und zu den fliegerisch wichtigen Begriffen Nebel und Wolken, von denen in der Öffentlichkeit oft nur Halbwissen existiert. Dieses kann in einem Gedankenexperiment genutzt werden. Als Hilfsmittel genügt eine Kreidetafel oder ein Overhead-Projektor. „Man stelle sich einen abgeschlossenen Kubikmeter Luft vor:"

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1 m3 Fig. 8: Tafelbild: Ein Kubikmeter Luft „Sie soll trocken se n, d.h. in ihr ist kein verdampftes Wasser enthalten 0% relativeLu tfeuchte.“ Schon hier wird die beim Laien vorhandene Vorstellung von trockener Luft, relativer Luftfeuchte und verdampftem Wasser genutzt. „Ein Topf Wasser wird hineingestellt:"

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Fig. 9: Tafelbild: Wasser verdunstet in einem m3 Luft

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Auf die Problematik einer damit verbundenen Änderung von Volumen oder Druck der Luft verzichte ich im Rahmen der didaktischen Reduktion. Diesbezügliche Fragen sind mit einer Anpassung des Behälters, um den Druck konstant zu halten, noch relativ leicht zu beantworten. „Wir beobach en das Experimen und s ellen fes , daß der Wasserspiegel im Top sinkt Aus der Alltagserfahrung wissen wir, daß Wasser verdampft, d.h. daß Wasser vom flüssigen Zus and in den gas örmigen übe geh . Bei weiterer Beobachtung des Topfes s ellen wir fes , daß nach e niger Zeit der Wasserspiegel nicht mehr weiter sinkt Man sagt: Die Luft ist mit Wasserdampgesättig ." Daß das Verhalten von Wasser und Dampf von dem Vorhandensein von Luft unabhängig ist, kann im Rahmen der didaktischen Reduktion unberücksichtigt bleiben. „Zur Auswertung des Experiments werden einige Da en no iert:"

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Temp. Dampf rel. Feuchte Sättig. 1 m3 ----- ----- ------------ ------- 10oC 9,4g 100% ja Fig. 10: Tafelbild: Das Verdunsten ist beendet „Nachdem der Wasserspiegel zum Stillstand gekommen ist stellen wir fest, daß in dem Topf 9 4g Wasser fehlen. Wir nehmen an daß je zt 9,4g Wasser als Gas in demKubikmeter Luft vorhanden sind. Wenn der Kubikmete die maximal mögliche Menge an Wasserdamp enthält sprechen wir von einer rela iven Luft euch e von 100%. Das Experiment wird um einen Schritt ergänz : Wir erhöhen die Temperatur der Luft auf 21 4°C. Dabei stellen wir fest, daß der Wasserspiegel im Top weiter sinkt daß der Kubikme er Lu t jetzt mehr Wasserdampf aufnimmt. Wir vermuten, daß die Lu bei höherer Tempera ur mehr Wasserdampf aufnehmen kann, als bei t eferer." Das Problem der Zunahme des Luftdrucks kann - falls danach gefragt werden sollte - mit der Aussage gelöst werden, daß die verdampfende Wassermenge nur von der Temperatur und nicht vom Luftdruck abhängt. Temp. Dampf rel. Feuchte Sättig. 1 m3 ----- ----- ------------ ------- 10oC 9,4g 100% ja 21,4oC 18,8g 100% ja Fig 11: Tafelbild: Bei höherer Tempera ur kann mehr Wasser verdunsten „Nachdem der Wasserspiegel erneut zum Stillstand gekommen ist stellen wir fest daß jetzt 18 8g Wasserdampf in der Lu t vorhanden s nd. Auch je zt ist die Lu t mit

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Wasserdamp gesä t gt und ha demnach eine relative Luft euchte von 100%. Die absolute Wasserdampfmenge - wir nennen sie die absolute Luftfeuchte - be ägt jetzt 18 8g Wasserdampf pro Kubikme er." Der Begriff absolute Luftfeuchte ist in der Regel damit hinreichend erklärt. „Im weite en Verlauf des Experiments wird die Temperatu au 10oC abgesenkt Der Kubikmeter Luft erreicht damit einen Zustand in dem e - wie zu Beginn des Experiments gezeigt - nu 9,4g Wasserdampf enthal en kann. Die überschüssigen 9,6g werden deshalb in die flüssige Phase übergehen. a) In der Luft ents ehen Nebeltröpfchen, b) die Fensterscheiben beschlagen, c) am Boden bildet sich Tau."

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Temp. Dampf rel. Feuchte Sättig. ----- ----- ------------ ------- 1 m3 10oC 9,4g 100% ja 21,4oC 18,8g 100% ja 10oC 9,4g 100% ja F g 12: Tafelbild: Wenn die Tempera ur fällt kondensiert ein Teil des Wasserdampfs Der Begriff Tau ist damit eingeführt. Er steht bereit, um in die Erklärung des Bergriffs Taupunkt zu münden. „Im nächsten Schritt des Experiments werden die Nebeltröp chen ent ernt die Fensterscheiben t ocken gerieben und der Tau vom Boden aufgewischt. Der Topf wird mit e nem Deckel abgedeckt. Damit kann kein Wasserdamp mehr aus dem Top austreten. Schließlich wird die Tempera ur erneut auf 21,4oC angehoben. Die Wasserdamp menge verändert sich n cht obwohl das Volumen mehr Wasserdampf aufnehmen könn e Die relat ve Luftfeuchte nimmt den Wert 50% an da nur noch halb so viel Wasserdamp vorhanden ist wie möglich. DieLu t ist nicht mehr mit Wasserdampf gesättig ." Damit ist der Begriff relative Luftfeuchte anschaulich erklärt als das Verhältnis der tatsächlichen Menge Wasserdampf zu der maximal möglichen. Temp. Dampf rel. Feuchte Sättig. 1 m3 ----- ----- ------------ ------- 10oC 9,4g 100% ja 21,4oC 18,8g 100% ja 10oC 9,4g 100% ja 21,4oC 9,4g 50% nein Fig. 12: Tafelbild: Wenn die Tempera ur steigt, aber kein Wasser verdunstet, dann sinkt die relative Luftfeuchte

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„Senken wir jetzt - nur in Gedanken - die Temperatur schrit weise ab auf 20°C, 19°C,18°C, 17°C usw., dann kommen wir zu dem Ergebnis, daß a) vorerst die absolute Lu tfeuchte gleich bleibt, b) die relative Luft euchte schrit weise zunimmt Wir wissenjetzt auch - ohne die Tempera ur a sächlich zu verändern - daß sich bei unterschreiten der 10°C Tau bilden wird. Deshalb sprechen wir schon bei der Tempera ur von 21,4°C von einem Taupunkt bei 10°C."

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Temp. Dampf rel. Feuchte Sättig. ----- ----- ------------ ------- 1 m3 10oC 9,4g 100% ja 21,4oC 18,8g 100% ja 10oC 9,4g 100% ja 21,4oC 9,4g 50% nein 20oC 19oC 18oC 17oC . . . Fig 13: Tafelbild Wenn die Tempera ur sinkt läßt sich vorhersagen, wann de Wasserdamp anfängt zu kondensieren Auf der Unterrichtsebene des Experiments, das nur in der Vorstellung abläuft, halten wir den Ablauf des Experiments an. Bei dem konstanten Temperaturwert von 21,4°C greifen wir gedanklich vor auf einen möglichen Temperaturwert unter 10°C. Damit wird klar, daß der Taupunkt in der meteorologischen Praxis nicht mit dem Temperaturwert übereinstimmen muß. „Der Taupunkt ist die Temperatur, bei deren unterschreiten sich Tau bildet Wasserdamp zu flüssigem Wasser kondensiert Damit ist klar daß der Taupunkt nicht größer sein kann als die Lufttemperatur. Mit ein wenig Grübeln können wir uns klar machen, daß der Taupunkt ein Maß für Menge anWasserdampf in der Lu t, für die absolute Lu tfeuchte ist." Mit Hilfe dieses simplen Experiments wird die vage Vorstellung von dem Begriff relative Luftfeuchte auf eine solide Basis gestellt. Die Begriffe absolute Luftfeuchte und Taupunkt werden neu eingeführt und mit einer konkreten Vorstellung verknüpft. „Wie können die Lufttempera ur und der Taupunkt aus dem Luft ahrzeug heraus beobachtet oder gemessen werden?" Diese Frage zielt auf die fliegerische Praxis. Für die Temperatur steht in der Regel ein Thermometer zur Verfügung. Vom Taupunkt kann man meist nur feststellen, ob er nahe bei der Lufttemperatur liegt, oder weiter entfernt. Dies ist möglich über sichtbares Wasser oder Eis/Schnee in der Luft.

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Um im Unterricht z.B. die Begriffe Wind und Windrichtung (siehe Anhang I) zu erarbeiten, ist unter anderem der Begriff Coriolis-Effekt erforderlich (siehe MKL S. 466 f, HWB S. 569 ff). Wie er im Unterricht vermittelt werden kann, ist im Anhang VIII dargelegt. Als drittes Präsentationsbeispiel wird im Anhang IX gezeigt, wie die Vertikalbewegung von Luft erschlossen werden kann. Sie ist notwendig für das Verständnis von den Begriffen Altocumulus, Altostratus, Bewölkung, Cirrocumulus, Cirrostratus, Cirrus, Cumulonimbus, Cumulus, Nimbostratus, Regen, Regenschauer und Sprühregen (siehe Anhang I). Da die Vertikalbewegung von Luft einen wesentlichen Beitrag leistet zum Verständnis mehrerer Begriffe, entsteht eine kognitive Struktur im Bereich der Meteorologie. Die Schüler erschließen z.B. über die Vertikalbewegung von Luft Zusammenhänge innerhalb dieser Wissenschaft.

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5 Ergebnis Um den Anteil einer Fachwissenschaft (der Meteorologie) an einer Tätigkeit (der Luftfahrt) zu finden, werden folgende Schritte durchlaufen: - Gebildet wird die Menge fachwissenschaftlicher Begriffe. - Gebildet wird die Menge tätigkeitsspezifischer Begriffe. - Gebildet wird die Schnittmenge aus fachwissenschaftlichen und

tätigkeitsspezifischen Begriffen. - Zu den Begriffen der Schnittmenge werden die Fragen beantwortet:

�� Was ist der mit dem Begriffsnamen angesprochene Gegenstand? �� Welchen Einfluss nimmt der Begriffsgegenstand auf die Tätigkeit? �� Welcher Teil der Tätigkeit nutzt den günstigen und meidet den

ungünstigen Einfluss des Begriffsgegenstands? �� Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft ermöglichen

den Einfluss des Begriffsgegenstands? �� Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft ermöglichen

es, den günstigen Einfluss des Gegenstands zu nutzen und den ungünstigen zu meiden?

Das Verfahren hängt ab von der Beschreibung der Tätigkeit. Eine detaillierte Beschreibung enthält mehr Begriffe als eine verallgemeinerte. Eine größere Zahl von Begriffen muss nicht eine größere Zahl von Fachbegriffen enthalten. Die Möglichkeit dazu besteht. Bei hinreichender Qualität der Tätigkeitsbeschreibung ist auch die ermittelte Menge an Unterrichtsinhalten hinreichend. Die – wie im Beispiel – auf der Basis gesetzlicher Regeln ermittelte Menge an Inhalten versetzt den zukünftigen Piloten zumindest in die Lage, den gesetzlichen Pflichten von Piloten zu genügen. Das Verfahren ist insofern zukunftsorientiert, als es die – wenn auch aufwendige – Möglichkeit aufzeigt, Begriffe zu entdecken, die der Schnittmenge zuzuordnen sind oder zuzuordnen sein werden (3.2), ihr bisher aber nicht zugeordnet worden sind. Für den konkreten Unterrichtsinhalt stellt sich die Frage, über welchen der Inhalte die Schüler schon verfügen. Das Verfahren liefert die Inhalte, die einen Pilot ausmachen. Entweder bringt er sie schon in den Unterricht mit, oder er erwirbt sie dort. Der Lehrer sieht sich der Aufgabe gegenüber, z.B. im Gespräch oder mit Hilfe von Tests vor Beginn des Unterrichts zu entscheiden, welche der relevanten Inhalte im Unterricht vermittelt werden. Mit dem Verfahren verschwindet die Notwendigkeit für die Begründung intuitiv getroffener, inhaltlicher Entscheidungen, wie sie von Häußler und Lauterbach53 gesehen wird, wenn Unterricht in einem Nebenfach erteilt wird, das auf eine Tätigkeit außerhalb der Fachwissenschaft vorbereitet. Ob das von vorgeschlagene Verfahren auch für Hauptfachunterricht geeignet ist, der auf eine Tätigkeit vorbereitet, wäre zu prüfen. Für den im Nebenfach unterrichtenden Spezialisten, der die inhaltliche Entscheidung selbst zu treffen hat, stellt das Verfahren eine Hilfe dar, da er mit ihm zielsicher 53 Vgl. Häußler, P./ Lauterbach, R.; Ziele naturwissenschaftlichen Unterrichts , Zur Begründung inhaltlicher Entscheidungen, Weinheim Basel 1976, S. 151. Vgl. Aschersleben, K.; Didaktik, Stuttgart Berlin Köln Mainz 1983. S. 66.

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relevanten Inhalte ermittelt werden. Von einer Vollständigkeit der relevanten Inhalte muss allerdings so lange abgesehen werden, wie keine vollständige Beschreibung der Tätigkeit vorliegt. Da ihm seine Fachsprache geläufig ist, hat er auch Kenntnis von den Begriffen und Begriffsgegenständen der Fachsprache (Anlage 7, Frage 5). Er findet die Begriffsnamen in Tätigkeitsbeschreibungen, Regeln und Anweisungen der künftigen Tätigkeit seiner Schüler. Er nutzt die Fachsprache, die Gegenstände und die Bedeutungen der Begriffe in den Tätigkeitsbeschreibungen, Regeln und Anweisungen. Er erschließt aus der Tätigkeit die Wechselwirkung zwischen Begriffsgegenstand und Tätigkeit (Anhang 7, Frage 6). Schließlich kennt er als Spezialist die generell gültigen, fachwissenschaftlichen Aussagen seiner Fachwissenschaft und ist in der Lage, diejenigen auszuwählen, die die Wechselwirkung ermöglichen (Anhang 7, Frage 7). 5.1 Leisten die gefundenen Inhalte einen wesentlichen Beitrag dazu, die Tätigkeit eines Piloten auszuüben? Inhalte des Unterrichts sind: - die nackten meteorologischen Begriffe (3.4.1), - die Wechselwirkung zwischen diesen Begriffen und der Luftfahrt (3.4.2), - die generell gültigen, meteorologischen Aussagen, die die Wechselwirkung

ermöglichen (3.4.3). Die Begriffe sind Bestandteil der Pilotentätigkeit. (Dieser Bestandteil ist durch gesetzliche Regeln bestimmt. Steht eine vollständige Tätigkeitsbeschreibung zur Verfügung, so werden alle meteorologischen Begriffe erreicht, die Bestandteil der Tätigkeit sind. Aus Mangel an einer vollständigen Beschreibung wird hier nur der gesetzlich festgeschriebene Teil der Tätigkeit berücksichtigt.) Piloten üben die Tätigkeit selbständig aus. Sie sind dazu in der Lage u.a. dann, wenn sie die Tätigkeit verstehen. Sie verstehen die Tätigkeit u.a. dann, wenn sie die in der Tätigkeitsbeschreibung enthaltenen Begriffe verstehen. Sie verstehen die Begriffe u.a. dann, wenn sie jeweils deren Begriffsgegenstand und dessen Wechselwirkung mit der Tätigkeit verstehen. Sie verstehen die Wechselwirkung u.a. dann, wenn sie die generell gültigen Aussagen der Meteorologie kennen, die diese Wirkung ermöglichen. Somit ist es richtig, im Nebenfach Meteorologie für Piloten den nackten Begriffsgegenstand, dessen Wechselwirkung mit der Tätigkeit und die generell gültigen, meteorologischen Aussagen zu unterrichten, die diese Wechselwirkung ermöglichen.

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5.2 Reichen die gefundenen Inhalte aus als Beitrag der Meteorologie zur Tätigkeit von Piloten? Sind unter den gefundenen auch unnötige? Reicht der so ermittelte Unterrichtsinhalt aus? Ist er zu umfangreich? Die Fragen stellen sich bei der Auswahl der Begriffe, bei der Auswahl der Bedeutungen der Begriffe und bei dem Ermitteln der Bedeutungen über die Wechselwirkung. 5.2.1 Ist die Schnittmenge die richtige Menge an Begriffen? Die Auswahl der Begriffe erfolgt über die Schnittmenge aus den Begriffen , die der Meteorologie angehören und denen, die der Luftfahrt angehören. Mit dem Schnittmengenansatz werden die fachwissenschaftliche Orientierung und die Handlungsorientierung kombiniert, die Andreas Schelten in seiner Einführung in die Berufspädagogik54 vorstellt. Begriffe, die nicht der Meteorologie angehören, sind – von dem Verständnis des Meteorologie-Unterrichts, in dem Meteorologie unterrichtet wird, ausgehend – nicht Unterrichtsinhalt. Begriffe, die nicht der Luftfahrt angehören, sind – vom Verständnis des Unterrichts für Piloten, in dem Luftfahrt unterrichtet wird, ausgehend – nicht Unterrichtsinhalt. Damit entfallen auch Begriffe, die weder der Meteorologie noch der Luftfahrt angehören. Die Begriffe der Schnittmenge sind also mit ihrer Bedeutung in der Tätigkeit das für die Tätigkeit notwendige Fachwissen aus dem Nebenfach. Dass der Lehrer die Begriffe und Bedeutungen nur dann unterrichtet, wenn er festgestellt hat, dass sie den Schülern noch nicht bekannt sind, ist selbstverständlich. Ob die notwendigen Begriffe alle vom Lehrer unterrichtet werden, oder ob der Lehrer die Schüler dazu befähigt, sie sich außerhalb des Unterrichts selbst zu erarbeiten, fällt in den Bereich der Methodik und wird hier nicht untersucht. Dass die Begriffe von den Handelnden (hier von den Piloten) nicht erst während ihrer eigenverantwortlichen Tätigkeit erarbeitet werden können, wird am Beispiel der Luftfahrt klar, in der die Notwendigkeit schneller Entscheidungen offensichtlich ist. Wenn ein Pilot z.B. im Flug vor sich eine Cumulonimbus-Wolke sieht, dann kann er nicht erst einen Wolkenatlas zurate ziehen, um zu lernen, dass ein Pilot mit seinem Luftfahrtzeug dieser Wolke ausweicht. Da die gefundenen Begriffe Bestandteile der Tätigkeit sind, kann auf keinen verzichtet werden. Sei es, dass die Schüler ihn nicht verstehen; sei es, dass nicht genug Unterrichtszeit zur Verfügung steht; das Ziel des Unterrichts ist die Tätigkeit.

54 Vgl. Schelten, A.; Einführung in die Berufspädagogik, Stuttgart 1991, S. 160 f.

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Um sie auszuüben, wird sie vollständig erlernt, inklusive aller Bestandteile. Dies findet eine Bestätigung in meiner Beobachtung, dass Nebenfachlehrer, für deren Fach es keinen ausformulierten Lehrplan gibt, von der Sorge umgetrieben werden, sie könnten einen Bestandteil der Tätigkeit unberücksichtigt lassen. Beobachtet habe ich das im Bereich Luftfahrt, wo ein Ausbildungsmangel offensichtlich tödliche Folgen haben kann. 5.2.2 Ist die Bedeutung im Bereich der Tätigkeit die richtige Bedeutung? Als Bedeutung der Begriffe wird die im Bereich der Tätigkeit gewählt. Dass für das Ausüben einer Tätigkeit die in dieser Tätigkeit angesiedelte Bedeutung eines Begriffs erforderlich ist, steht außer Zweifel. Eine darüber hinausgehende Bedeutung im Bereich der Fachwissenschaft Meteorologie, die ohne Bedeutung in der Tätigkeit ist, ist auch ohne Bedeutung für Piloten. Sie ist also kein Unterrichtsinhalt. 5.2.3 Wird über das Betrachten der Wechselwirkung mit der Tätigkeit auch die Bedeutung in der Tätigkeit erreicht? Die Bedeutung der Begriffe in der Tätigkeit wird ermittelt über die Wechselwirkung zwischen Begriffsgegenstand und Tätigkeit. Führt das Betrachten der Wechselwirkung tatsächlich zu der Bedeutung des Begriffs in der Tätigkeit, oder bringt sie etwas anderes hervor? Ein Begriff hat nur dann eine Bedeutung in einer Tätigkeit, wenn der Begriffsgegenstand auf diese Tätigkeit eine Wirkung ausübt. Denn: Hätte der Begriffsgegenstand keine Wirkung auf die Tätigkeit, würde er die Tätigkeit nicht beeinflussen, dann hätte er auch keine Bedeutung in dieser Tätigkeit. Es ist also richtig, die Wirkung des Begriffsgegenstands auf die Tätigkeit zu untersuchen, wenn man die Bedeutung des Begriffs in der Tätigkeit erarbeitet. Um die Wirkung des Begriffsgegenstands auf die Tätigkeit in vollem Umfang zu erfassen, ist es notwendig, zu untersuchen, wie die Wirkung der Tätigkeit auf den Begriffsgegenstand dessen Wirkung auf die Tätigkeit beeinflusst. Es ist also richtig, die vollständige Wechselwirkung zu untersuchen, um die Bedeutung des Begriffs in der Tätigkeit aufzuspüren. 5.3 Dient das Hinterfragen der fachwissenschaftlichen Aussagen der künftigen Tätigkeit? Das Hinterfragen einer fachwissenschaftlichen Aussage, bei dem Fachbegriffe mit ihrem Gegenstand und ihrer in der Aussage enthaltenen Bedeutung vermittelt werden, erschließt den Teil der Fachwissenschaft, der – über die Begriffe der Schnittmenge hinaus – indirekt tätigkeitsrelevant ist. Es ermöglicht eine fruchtbare Auseinandersetzung der Piloten mit der Meteorologie, da die Piloten meiner

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Erfahrung nach auch gedanklich komplexe Zusammenhänge als Begriffe verarbeiten. Es ermöglicht dem Lehrer einen rationellen Unterricht, da zumindest im Nebenfach Meteorologie für Piloten viele der so erschlossenen Begriffsgegenstände in mehreren der zu vermittelnden Aussagen eine Bedeutung haben. Die Begriffsgegenstände müssen dort weder ausformuliert noch erarbeitet werden. 5.4 Wie wird die Zukunft berücksichtigt? Die Frage, welche Inhalte der Meteorologie über die in der Gegenwart berücksichtigten hinaus in der Zukunft für Piloten relevant sein werden, lässt sich in die Fragen gliedern: 1) Welche Inhalte der Meteorologie hätten bisher ermöglicht, Gesundheitsschäden und Kosten zu mindern, sind aber als Bestandteil der Pilotentätigkeit nicht wahrgenommen worden? 2) Welche Inhalte der Meteorologie hätten bisher – wenn sie als Pilotentätigkeit wahrgenommen worden wären – nicht ermöglicht, Gesundheitsschäden und Kosten zu mindern, werden das aber in Zukunft tun? 3) Welche Inhalte der Meteorologie sind bisher als Pilotentätigkeit wahrgenommen worden, werden in Zukunft aber keine Pilotentätigkeit mehr sein? Zu 1: Es ist denkbar, dass meteorologische Begriffe bisher deshalb nicht auch Begriffe der Luftfahrt, nicht auch Teil der Pilotentätigkeit gewesen sind, weil ihre Bedeutung in der Luftfahrt noch nicht erkannt worden ist. Unter (3.2) ist dargestellt, dass didaktische Arbeit mit einer systematischen Überprüfung aller meteorologischen Begriffe auf eine mögliche Bedeutung in der Luftfahrt, die Pilotentätigkeit verändern kann. Ein relevanter Begriff wird erkannt an seinem Einfluss auf die Pilotentätigkeit. Der Sachverstand der Fluglehre im weiteren Sinn ist erforderlich, um die vollständige Wechselwirkung zwischen dem zusätzlich gefundenen Begriffsgegenstand und der Tätigkeit zu beschreiben. Auf der Grundlage dieser Wechselwirkung werden die generell gültigen, meteorologischen Aussagen gefunden, die diese Wechselwirkung ermöglichen. Beispiel: „Luftqualität“ ist als meteorologischer Begriff in meteorologischen Lexika definiert55 (Anhang 7, Frage 5). „Luftqualität“ erscheint nicht im Regelwerk der Luftfahrt. Wird bei einer systematischen Überprüfung meteorologischer Begriffe der Begriff Luftqualität untersucht, so stellt man eine Wechselwirkung zwischen der Luftqualität und der Pilotentätigkeit fest (Anhang 78, Frage 6). Die Luftqualität fördert oder mindert die Gesundheit der Piloten und damit die Qualität ihrer Pilotentätigkeit; sie bewirkt, dass die Piloten die Luftqualität berücksichtigen (Anhang 7, Frage 6.1). Die Piloten meiden Gebiete gefährlich geringer Luftqualität und erreichen damit eine hohe Luftqualität in der Umgebung des Luftfahrzeugs (Anhang 7, Frage 6.2).

55 Siehe z.B. Meyers Lexikonredaktion(Hrsg.); Meyers kleines Lexikon Meteorologie, Mannheim Wien Zürich 1987, S. 242.

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Der Einfluss der Luftqualität auf die Tätigkeit der Piloten ist möglich aufgrund der generell gültigen, meteorologischen Aussagen, dass Abgase in der atmosphärischen Luft eine gewisse Zeit verweilen, sich verteilen, bei labiler atmosphärischer Schichtung (vorhergesagt, erkennbar an Haufenwolken) schnell verdünnen, bei stabiler Schichtung langsam verdünnen (nächtliche Bodeninversion, Nebel, Absinkinversion unter Hochdruckeinfluss, Warmfrontinversion, Tropopause). Dass Piloten Gebiete mit geringer Luftqualität meiden, wird möglich durch die generell gültigen, meteorologischen Aussagen, dass Wetterdienste solche Gebiete vorhersagen, dass solche Gebiete anhand von Nebel oder Dunstschichten erkannt werden.56 Zu 2: Die Möglichkeit besteht, durch Expertenbefragung neue Begriffe und deren Bedeutung in der Luftfahrt sowie neue Begriffe der Meteorologie zu ermitteln. Übereinstimmungen führen dem vorliegenden Verfahren gemäß zu relevanten Inhalten. Zu 3: Die Vergaservereisung ist ein Beispiel dafür, dass in der Ausbildung von Piloten ein Inhalt vermittelt wird, der aufgrund der Qualitätssteigerung von Luftfahrzeugen in der Zukunft nicht mehr Teil der Pilotentätigkeit sein wird.57 Solche Begriffe werden mit dem vorliegenden Verfahren da gefunden, wo festgestellt wird, dass zwischen Begriffsgegenstand und Tätigkeit keine Wechselwirkung bestehen wird. Wenn der Pilot keine Vergaserheizung an- oder ausschaltet, weil das Gerät zuverlässig und selbständig arbeitet, dann ist der Vergaservereisung kein notwendiger Inhalt mehr. 5.5 Werden denkbare Zweifel an dem Verfahren entkräftet? Holger Reinisch fasst mögliche Zweifel, die auch dem hier vorgelegten Verfahren entgegengebracht werden könnten, in seiner Auseinandersetzung mit dem „Reetzschen Denken über die didaktische Dimension der Wirtschaftspädagogik“58 zusammen unter der Überschrift „Zur „Ableitung“ und Sequenzierung von Lerninhalten aus „Handlungssituationen“ “59: 1) „Die Kernaussage zum didaktischen Problem der Inhaltsauswahl lautet also, daß die Lerninhalte aus realen Handlungssituationen auf dem Weg der Deskription zu gewinnen sind. . . . 56 Vgl. Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 81 ff und S. 97 ff. Vgl. AIP Germany GEN 3.5-1. 57 Vgl. Luftfahrtbundesamt (Hrsg.); Offizielle Prüfungsfragen Verhalten in besonderen Fällen für die Privatpilotenlizenz PPL(A), die Fragen 154, 158, 159. 58 Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag Wiesbaden GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 120. 59 Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag Wiesbaden GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 127 ff.

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Um Situationen beschreiben zu können, bedarf es der Kategorien und die erstellten Situationsbeschreibungen sind durch diese Kategorien gefärbt.“ Die Fachwissenschaft und die Tätigkeit stehen sich gegenüber; hier die Kategorien von Handlungssituationen der Meteorologie, da die der Luftfahrt. Es lassen sich Überschneidungen und Analogien in den Handlungssituationen erarbeiten; und davon umso mehr, je mehr sich die Fachwissenschaft und die Tätigkeit bisher einander angenommen haben. Es erweist sich als fruchtbar, dass seit über 100 Jahren die Luftfahrt und die Meteorologie eng zusammenarbeiten. So stand z.B. die Luftfahrt für meteorologische Beobachtung und Messung zur Verfügung60, die Meteorologie für Flugwetterberatung. Die Handlungskategorien der Luftfahrt, wie z.B. - Wetterberatung einholen, - Wetter beobachten, - Gefährlichkeit des Wetter abschätzen Finden ihre Entsprechung in Handlungskategorien der Meteorologie, wie z.B. - Wetterberatung erteilen, - Wetter beobachten, - Wetterwarnung erteilen. Mithin sind die Handlungskategorien gefärbt durch die Sichtweise der Fachwissenschaftler (Meteorologen) und der Tätigen (Piloten). Diese Parallelität der Färbung widerspricht nicht dem richtigen Handeln, wie es mit der Setzung (relevant sind Gesundheit und Kosten, 1.7) festgelegt ist. 2) „So bleibt die zentrale Frage ungeklärt, nach welchen Regeln aus der als unbegrenzt zu denkenden Anzahl von Situationsbeschreibungen die „relevanten“ gewonnen werden können und wie sich aus diesen wiederum Lerninhalte destillieren lassen.“61 Das vorgeschlagene Verfahren sieht vor, die Situationsbeschreibungen als relevant auszuwählen, die einen Begriffsgegenstand der Fachwissenschaft enthalten. Lerninhalt ist der nackte Gegenstand des Fachbegriffs, dessen in der Situationsbeschreibung enthaltene Bedeutung, dessen Wechselwirkung mit der Tätigkeit und die generell gültigen, fachwissenschaftlichen Aussagen, die diese Wechselwirkung ermöglichen. 3) „Gesetzt den Fall, daß sich derartige Regeln aufstellen ließen, dann wären die Kriterien zu bestimmen, mit deren Hilfe sichergestellt werden kann, daß die

60 Siehe Schwerdtfeger, W./ Selinger, F.; Wetterflieger in der Arktis 1940-1944, Erlebnisse und Erfahrungen der Wettererkundungsstaffeln im Hohen Norden, Stuttgart 1982. Siehe auch: Kington, J.A./ Rackliff, P. G.; Even the birds were walking, The Story of Wartime Meteorological Reconnaisance, Charleston/SC/USA 2000. Fuller, J. F.; Thor´s Legions, Weather Support to the U.S. Air Force and Army 1937-1987, Boston/MASS/USA 1990. Sievert, K.; Mit den Hurrikan-Jägern unterwegs, Wetteraufklärung des US Air Force Reserve Command, in: Schweizer Soldat 4/98, Jg. 73, S. 23 ff. 61 Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag Wiesbaden GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 128.

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„Strategie der situativen Repräsentanz“ nicht nur einen „Flickenteppich“ relativ unverbundener Lernsituationen erbringt.“62 Die Sequenzierung als unterrichtsmethodisches Problem ist lösbar z.B. dadurch, dass die Begriffe in der Folge unterrichtet werden, in der sie in Wechselwirkung mit der Tätigkeit stehen. In der Luftfahrt lässt sich die Tätigkeit grob gliedern in 1. Flugvorbereitung, 2. Start, 3. Flug, 4. Landung, 5. Flugnachbereitung. Sofern sich z.B. während eines Fluges Begriffe wie Nebel und Gewitter nicht allgemein gültig zeitlich reihen lassen, helfen fiktive Abläufe wie z.B. ein Start, der morgens wegen Nebel verschoben wird, ein anschließender Flug, der eine Kaltfront durchquert, ehe er ein Gewitter erreicht. 4) „Es muß also geklärt werden, welche Beziehung zwischen den Techniken der Situationsbewältigung und den Theorien zur Handlungserklärung bestehen, und wie diese Beziehung auf der Lerninhaltsebene des Curriculums abgebildet werden können. Dabei besteht noch die Schwierigkeit, daß es nicht die Theorie der Handlungserklärung, sondern viele Theorien unterschiedlicher wissenschafts- und gesellschaftstheoretischer und disziplinärer Provenienz gibt.“63 Der Fachunterricht beschäftigt sich nur mit den Theorien seiner Fachwissenschaft. Gibt es in einer Fachwissenschaft sich widersprechende Theorien, so liegt die Entscheidung in der Hand des Didaktikers. Er ist verantwortlich. Er ist sachkompetent. Theorien anderer Wissenschaften werden durch deren Fachunterricht oder durch das Hauptfach – hier die Fluglehre – vertreten. Eine gesellschaftstheoretische Betrachtung der Flugwetterberatung ist also nicht notwendiger Inhalt des Nebenfach-Unterrichts Meteorologie für Piloten. Sie mag aus unterrichtsmethodischen Gründen geeignet sein, dem Thema Flugwetterberatung Spannung zu geben. Ansonsten aber erleichtert die doppelte Beschränkung auf eine Fachwissenschaft und eine Tätigkeit die Auswahl von Inhalten. Die Technik der Situationsbewältigung selbst ist in der Regel64 nicht Teil der Meteorologie sondern der Fluglehre. Wohl aber ist sie Teil des Nebenfach-Unterrichts Meteorologie für Piloten als inhaltliches Bindeglied zwischen dem Piloten und der Meteorologie. Die Theorie zur Handlungserklärung ist enthalten in den generell gültigen, meteorologischen Aussagen, die die Wechselwirkung zwischen Meteorologie und Pilotentätigkeit ermöglichen. 5) „Wie kann aus situationsbezogenem Wissen eine kognitive Struktur aufgebaut werden, die den erforderlichen Transfer ermöglicht?“65 62 Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag Wiesbaden GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 128. 63 Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag Wiesbaden GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 128. 64 Eine Ausnahme ist die künstliche Wetterveränderung, mit der ein Flug ermöglicht wird. 65 Reinisch, H.; Handlung und Situation als Kategorien wirtschaftsberuflicher Curriculumentwicklung, in: Franz Steiner Verlag Wiesbaden GmbH (Hrsg.); Zeitschrift für Berufs- und Wirtschaftspädagogik, 85. Band, Heft 2 (1989), Stuttgart 1989, S. 128.

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Die generell gültigen, fachwissenschaftlichen Aussagen bilden eine kognitive Struktur. Sie werden mit den gleichen Fachbegriffen beschrieben, die – einmal erarbeitet – auch bei der nächsten Aussage zur Anwendung kommen. Wird z.B. für eine Aussage über Wolken der Begriff Taupunkt erklärt, so dient er auch einer Aussage über Nebel.

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6 Übertragbarkeit der Nebenfachsituation auf andere Unterrichte Der Wert des oben beschriebenen Verfahrens zum Ermitteln von Lehrinhalten besteht unter anderem darin, dass es übertragen werden kann auf andere Tätigkeiten. Die Meteorologie findet nicht nur bei Piloten Anwendung sondern auch bei z.B. Landwirten, Schiffsführern und Bauingenieuren. Auch in deren Ausbildung lässt sich die Meteorologie als Nebenfach behandeln, dessen Lehrinhalte auf die oben beschriebene Weise ermittelt werden. Darüber hinaus lässt sich das Verfahren auch für andere Nebenfächer als die Meteorologie anwenden. Als Beispiel sei die Physik genannt, die den Ingenieuren als Nebenfach der hier beschriebenen Art dient. Möglicherweise liefert das Verfahren sogar eine Lösung für das von Franz Bernhard dargestellte Problem, fachwissenschaftliche Grundlagen zu finden für das von Handlungsfeldern ausgehende curriculare Lernfeldkonzept.66 Gesondert zu untersuchen wäre, ob das Verfahren auch auf Tätigkeiten innerhalb der Fachwissenschaft angewendet werden kann; z.B. für Unterrichte wie den zur Meteorologie für synoptische Tätigkeit oder den zur Physik für Forschungstätigkeit im Bereich hochenergetischer Elementarteilchen. Herauszuarbeiten wären die Begriffe dieser Tätigkeiten als Teilmenge der Begriffe der Fachwissenschaft; die Bedeutung der Begriffe in der Tätigkeit (innerhalb der Fachwissenschaft); der nackte Begriffsgegenstand; die Wechselwirkung zwischen der Tätigkeit und dem Begriffsgegenstand; und die generell gültigen fachwissenschaftlichen Aussagen, die diese Tätigkeit (innerhalb der Fachwissenschaft) ermöglichen.

66 Vgl. Bernhard, F.; Technikdidaktische Probleme beim Erschließen von Lernfeldern, in: Huisinga, R./ Lisop, I./ Speier, H.-D. (Hrsg.); Lernfeldorientierung, Konstruktion und Unterrichtspraxis, Frankfurt a. Main 1999, S. 447 ff.

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6.1 Meteorologie für Bauingenieure Um die Unterrichtsinhalte der Meteorologie für Bauingenieure zu finden, wird ein Weg beschritten, der dem Weg zu den Unterrichtsinhalten der Meteorologie für Piloten ähnlich ist: - Gebildet wird die Menge meteorologischer Begriffe. - Gebildet wird die Menge bauingenieurwissenschaftlicher Begriffe. - Gebildet wird die Schnittmenge aus meteorologischen und

bauingenieuwissenschaftlichen Begriffen. - Zu den Begriffen der Schnittmenge werden die Fragen beantwortet:

�� Was ist der mit dem Begriffsnamen angesprochene Gegenstand? �� Welchen Einfluss nimmt der Begriffsgegenstand auf die Tätigkeit eines

Ingenieurs? �� Welcher Teil der Bauingenieurtätigkeit nutzt den günstigen und meidet

den ungünstigen Einfluss des Begriffsgegenstands? �� Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen den

Einfluss des Begriffsgegenstands? �� Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen es

dem Ingenieur, den günstigen Einfluss des Gegenstands zu nutzen und den ungünstigen zu meiden?

Sofern die Betrachtung der Bauingenieurtätigkeit ergibt, dass meteorologische Begriffe darin eine Bedeutung haben, sind sie Unterrichtsinhalt. Als Vergleich dazu bietet sich an die Vorlesung von Walter Kertz mit dem Titel „Einführung in die Meteorologie für Bauingenieure“ an der Carola-Wilhelmina-Universität in Braunschweig. Er hat die Inhalte dokumentiert.67 Im Vorwort zur ersten Auflage schreibt er: „Das Ziel (der Vorlesung, Verf.) sollte sein, den zukünftigen Bauingenieur soweit mit der Meteorologie vertraut zu machen, daß ihm meteorologische Hilfsmittel, meteorologische Begriffe, aber auch die Arbeits- und Denkweise des Meteorologen bei seiner späteren Tätigkeit helfen können.“ Er beabsichtigt, den zukünftigen Bauingenieur mit Begriffen vertraut zu machen. Er spricht von dem Wissen, das bei der Tätigkeit hilft. Implizit geht er davon aus, dass die Tätigkeit des Bauingenieurs mit mehr oder weniger Schwierigkeiten verbunden ist, je nach meteorologischem Wissensstand; oder dass sie mit unterschiedlicher Qualität ausgeführt wird. Daraus lässt sich schließen, dass Kertz die meteorologischen Begriffe nicht als der Tätigkeit eines Bauingenieurs zugehörig betrachtet. Der eine Bauingenieur berücksichtigt meteorologische Begriffe, der andere nicht. Darauf weist auch das folgende Zitat hin: S. 1: „Kenntnisse atmosphärischer Vorgänge tragen dazu bei, die Arbeit des Menschen zu erleichtern und ihren Nutzen zu erhöhen. Das gilt auch für das Bauwesen.“ S. 2: „Die Anwendungen im Bauwesen sollen zwar aufgezeigt, aber nicht erschöpfend behandelt werden. Das geschieht einmal, weil diese Dinge in den Spezialvorlesungen ausführlich erörtert werden. Zum anderen ist nicht gesagt, daß meteorologische Probleme, die uns heutzutage im Bauwesen beschäftigen, auch in 10 Jahren noch die Bedeutung haben. Höchstwahrscheinlich werden dann neue

67 Vgl. Kertz, W.; Einführung in die Meteorologie für Bauingenieure, 2. Aufl., Braunschweig 1974.

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Probleme durch neue Bauweisen, neue Werkstoffe und vielleicht auch durch eine weitere Veränderung der Umwelt auftreten. Die beste Chance zur Lösung solcher Aufgaben hat der, der den Mechanismus der atmosphärischen Vorgänge durchschaut, d.h. die Physik und Chemie der Atmosphäre versteht.“ Nachdem er alle inhaltlichen Einschränkungen aufgezählt hat, denen er seine Vorlesung unterwirft, kommt Kertz zu der Überzeugung, dass es für einen guten Bauingenieur wichtig ist, den Mechanismus der atmosphärischen Vorgänge zu durchschauen. Das bedeutet einerseits, dass man auch ohne meteorologische Kenntnisse ein – wenn auch weniger guter – Bauingenieur sein kann; andererseits, dass ein Bauingenieur am besten auch Meteorologe ist. Den Mechanismus der atmosphärischen Vorgänge zu durchschauen, ist das höchste Ziel eines Meteorologen. Wie geht er tatsächlich vor. Im Vorwort zur ersten Auflage steht: „Angeregt durch neue Forschungsergebnisse, durch Gespräche mit Kollegen, vor allem aber durch Hinweise und Fragen aus dem Hörerkreis, habe ich die Vorlesung immer wieder verändert . . .“. Sein Ziel ist nicht, die für Bauingenieure relevante Meteorologie erschöpfend zu behandeln. Eine Notwendigkeit dafür sieht er, wenn er schreibt, dass dies in anderen Vorlesungen geschieht. Dem Inhaltsverzeichnis folgend erkennt man, dass er einzelne Wetterelemente wie „Strahlung“, „Wasserdampfgehalt“ und „Wind“ ins Visier nimmt. Er beschreibt den nackten Gegenstand und nennt Wechselwirkungen mit einzelnen Themen des Bauwesens. Kertz erhebt keinen Anspruch darauf, das zu unterrichten, was ein Bauingenieur an meteorologischem Wissen braucht. Seine Absicht ist es, in seiner Einführung Stimmung zu machen für ein Berücksichtigen der Meteorologie; für eine Meteorologie, deren Problem es ist, dass man auch ohne sie auskommt. Z.B. zeigt er an Beispielen aus dem Bauwesen, dass durch Bauten das Stadtklima verändert wird.68 Sich daraus ergebende Notwendigkeiten im Bauwesen bleiben offen. Um auf das Nebenfach Meteorologie für Bauingenieure das vorgeschlagene Verfahren anzuwenden, ist es erforderlich zu klären, ob das Berücksichtigen der Meteorologie ein Bestandteil der Tätigkeit des Bauingenieurs ist.

68 Vgl. Kertz, W.; Einführung in die Meteorologie für Bauingenieure, 2. Aufl., Braunschweig 1974, S. 103 ff.

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6.2 Physik für Ingenieure Um die Unterrichtsinhalte der Physik für Ingenieure zu finden, wird ein Weg beschritten, der dem Weg zu den Unterrichtsinhalten der Meteorologie für Piloten ähnlich ist: - Gebildet wird die Menge physikalischer Begriffe. - Gebildet wird die Menge ingenieurwissenschaftlicher Begriffe. - Gebildet wird die Schnittmenge aus physikalischen und

ingenieurwissenschaftlichen Begriffen. - Zu den Begriffen der Schnittmenge werden die Fragen beantwortet:

�� Was ist der mit dem Begriffsnamen angesprochene Gegenstand? �� Welchen Einfluss nimmt der Begriffsgegenstand auf die Tätigkeit des

Ingenieurs? �� Welcher Teil der Ingenieurtätigkeit nutzt den günstigen und meidet den

ungünstigen Einfluss des Begriffsgegenstands? �� Welche generell gültigen Aussagen der Physik ermöglichen den Einfluss

des Begriffsgegenstands? �� Welche generell gültigen Aussagen der Physik ermöglichen es dem

Ingenieur, den günstigen Einfluss des Gegenstands zu nutzen und den ungünstigen zu meiden?

Im Gegensatz zur Meteorologie für Bauingenieure wird allgemein eine generelle Notwendigkeit physikalischer Kenntnisse für Ingenieure gesehen. Unter der Annahme, dass die Physik als Propädeutikum für die fachspezifische Ausbildung von Ingenieuren gesehen wird, fordert Schoembs69, dass 1. als Bezeichnungen, Symbole und Maßsysteme die in den technischen Fächern

üblichen verwendet werden, 2. Anwendungsbeispiele aus der Ingenieurpraxis verwendet stammen, 3. die Grenzen physikalischer Gesetze stärker betont werden, 4. die Herleitung physikalischer Gesetze durch Analogiebetrachtung unterbleibt, 5. das Bilden und Übertragen von Modellen an technikrelevanten Beispielen erlernt

wird, 6. Abstraktion und Umsetzen von Realität in Modelle erlernt werden, 7. Der Unterschied zwischen Realität und Modell, der Unterschied zwischen

allgemein und immer gültigen physikalischen Gesetzen und konkretem Einzelfall betont werden,

8. Die Physik nicht gemäß interner Gliederung dargestellt wird, sondern gegliedert an konkreten Ingenieurproblemen.

Zu 1, 2, 5 und 8: Dem hier vorgeschlagenen Vorgehen gemäß wird im Unterricht nur die im Bereich der Tätigkeit zutreffende Bedeutung der Schnittmengen-Begriffe vermittelt. Das schließt – dem Kontext der Ingenieurtätigkeit entsprechend – die unter Ingenieuren gebräuchlichen Bezeichnungen, Symbole, Maßsysteme und Anwendungsbeispiele ein; ebenso die Beispiele für das Bilden und Übertragen von Modellen. Der Vorschlag zur Auswahl der Unterrichtsinhalte legt nicht die methodische Gliederung der Inhalte im Unterricht fest. Und dennoch wirkt es sich im Sinne von Schoembs positiv aus, dass

69 Vgl. Schoembs, H.; Ermittlung von Lernzielen im Hochschulbereich, Am Beispiel der Physikausbildung von Diplomingenieuren, Hamburg 1978, S. 236 ff.

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sich die Auswahl der Inhalte an der Tätigkeit – hier der Ingenieurtätigkeit – orientiert. Zu 3 und 7: Welche Inhalte besonders betont werden, ist nicht die Aussage, die die Suche nach Inhalten liefert. Sie nennt Inhalte, die zum Ausführen der Tätigkeit – hier der Ingenieurtätigkeit – erforderlich sind. Sie macht keine Aussage darüber, wie häufig oder wie intensiv dieser Inhalt benötigt wird. Zu 4: Ob die Unterrichtenden dieses Herleiten als Unterrichtsmethode verwenden, ist durch die Auswahl der Inhalte nicht bestimmt. Soweit das Herleiten physikalischer Gesetze durch Analogiebetrachtung als Begriff sowohl zur Tätigkeit des Ingenieurs gehört als auch zur Physik, ist es Unterrichtsinhalt; andernfalls nicht. Zu 6: Soweit Abstraktion und das Umsetzen von Realität in Modelle als Begriffe zur Tätigkeit des Ingenieurs ebenso gehören wie zur Physik, sind sie – der Inhalteauswahl folgend – Inhalt des Unterrichts. Tun sie das nicht, so sind sie kein Unterrichtsinhalt in die Physik für Ingenieure.

66

7 Zusammenfassung Unfälle in der Luftfahrt werden gelegentlich auf den Einfluss des Wetters zurückgeführt. Richtig angewendetes Wissen aus der Meteorologie hätte manchen Unfall verhindert. Als ein möglicher Grund für das Fehlverhalten wird ein unzureichender Wissenstand der Piloten gesehen. Mangelhaftes meteorologisches Wissen von Piloten gibt Anlass zu der Vermutung, dass im Bereich der Ausbildung Mängel vorliegen. Solche Mängel können in der Methodik des Unterrichts und im Bereich der Unterrichtsinhalte liegen. Die für die Ausbildung von Piloten im Fach Meteorologie vorgeschriebenen Unterrichtsinhalte lassen gelegentlich einen konsequenten Bezug zu der Sicherheit und Wirtschaftlichkeit im Luftverkehr vermissen. Die Stellung der Fachwissenschaft Meteorologie als Nebenfach der Ausbildung zum Piloten, und ihr Anteil an der Tätigkeit von Piloten wird dargestellt und erörtert. Erarbeitet wird ein Verfahren, mit dem es möglich ist, die Unterrichtsinhalte einer Fachwissenschaft aufzuspüren, die für eine Tätigkeit außerhalb der Fachwissenschaft erforderlich sind. So wird mit Hilfe der Didaktik eine Brücke geschlagen zwischen der zu unterrichtenden Fachwissenschaft und der von den Schülern angestrebten Tätigkeit. Die hier beispielhaft betrachtete Tätigkeit ist die eines Piloten. Die betrachtete Fachwissenschaft ist die Meteorologie. Es ist aber auch denkbar, mit diesem Verfahren z.B. Unterrichtsinhalte der Physik zusammenzustellen, die für die Tätigkeit eines Unfallchirurgen erforderlich sind. Das Verfahren stützt sich auf die Schnittmenge von Fachbegriffen, die sowohl Bestandteile der Fachwissenschaft sind als auch der Tätigkeit. Die Begriffe der Fachwissenschaft werden anhand der Begriffsnamen aus (hier drei) Fachwörterbüchern entnommen. Die Begriffe der Tätigkeit werden aus Tätigkeitsbeschreibungen oder (hier 25) Tätigkeitsanweisungen – ebenfalls anhand der Begriffsnamen – ausgesucht. Als Schnittmenge der Begriffe von Luftfahrt und Meteorologie werden 111 Begriffe gefunden. Die Fälle, in denen die Übereinstimmung der Begriffsnamen nicht ausreicht, um die Schnittmenge der Begriffe zu finden, werden systematisch untersucht. Ersatzlösungen werden angeboten. Es wird gezeigt, dass im Fall der Meteorologie für Piloten auf Ersatzlösungen verzichtet werden kann. Die in der Schnittmenge gefundenen Begriffe werden zu Unterrichtsinhalten erklärt, da Piloten mit diesen Begriffen arbeiten. Die Namen der Begriffe und deren Begriffsgegenstand als unmittelbare Begriffsbedeutung sind als lexikalisches Wissen zu vermitteln. Darüber hinaus wird die mittelbare Bedeutung des Begriffsgegenstands im Kontext der angestrebten Tätigkeit zum Unterrichtsinhalt erklärt, weil sie es dem Piloten ermöglicht, den Begriff im Sinne der Tätigkeit anzuwenden.

67

Die mittelbare Bedeutung des Begriffs wird mit Hilfe der Tätigkeitsbeschreibung in der Wechselwirkung zwischen dem Begriffsgegenstand und der Tätigkeit gefunden. Es wird gezeigt, dass die vollständige Wechselwirkung ein notwendiger Unterrichtsinhalt ist. Es wird dargelegt, dass die Kenntnis generell gültiger Aussagen der Fachwissenschaft, die die Wechselwirkung zwischen Begriffsgegenstand und Tätigkeit ermöglichen, erforderlich ist, um im Rahmen der Wechselwirkung erfolgreich mitzuwirken. Damit besteht die Notwendigkeit, diese generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft im Unterricht zu vermitteln. Am Beispiel des Begriffs Vereisung werden die einzelnen Schritte des Verfahrens anschaulich gemacht. Es wird gezeigt, dass der vollständige Komplex, bestehend aus Begriffsname, Begriffsgegenstand, Wechselwirkung zwischen Begriffsgegenstand und Pilotentätigkeit, und generell gültigen, meteorologischen Aussagen erarbeitet und im Unterricht vermittelt werden kann. Es wird erörtert, dass dieses Verfahren die Unterrichtsinhalte einer Fachwissenschaft liefert, die für eine konkrete Tätigkeit außerhalb der Fachwissenschaft erforderlich sind. Schließlich wird gezeigt, dass das Verfahren übertragen werden kann auf beliebige Fachwissenschaften und beliebige Tätigkeiten außerhalb der gewählten Fachwissenschaft. Beispielhaft erläutert wird dies für den Fall der Meteorologie für Bauingenieure und für den Fall der Mathematik für Ingenieure. Dabei wird deutlich, dass das Verfahren nur auf konkret darstellbare Tätigkeiten angewendet werden kann.

68

ANHANG I: Begriffe Die im Folgenden aufgeführten Begriffe - werden in mindestens einem der meteorologischen Lexika erklärt:

�� Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.); (MKL) Meyers kleines Lexikon Meteorologie, Mannheim Wien Zürich 1987,

�� Rocznik, K; (KWL) Kleines Wetter-Lexikon, Stuttgart 1984, �� Keil, K. (Hrsg.); (HWB) Handwörterbuch der Meteorologie, Frankfurt a.

Main 1950, - werden in mindestens einer der folgenden Vorschriften für die Luftfahrt

verwendet: �� Luftfahrthandbuch Deutschland AIP Germany, �� Luftverkehrsgesetz LuftVG, �� Luftverkehrs-Ordnung LuftVO, �� Durchführungsbestimmungen zur LuftVO, �� Luftverkehrs-Zulassungs-Ordnung LuftVZO, �� Betriebsordnung für Luftfahrtgerät LuftBO, �� Durchführungsverordnungen zur LuftBO LuftBO DVO, �� Verordnung über Luftfahrtpersonal LuftPersV, �� Prüfordnung für Luftfahrtgerät LuftGerPO, �� Kostenverordnung der Luftfahrtverwaltung LuftKostV, �� Verordnung zur Beauftragung eines Flugsicherungsunternehmens FS-

AuftragsV, �� Verordnung über die Betriebsdienste der Flugsicherung FS-BetrV, �� Verordnung über das erlaubnispflichtige Personal für die Flugsicherung

und seine Ausbildung FSPAV, �� Verordnung über die Flugsicherungsausrüstung der Luftfahrzeuge FSAV, �� Verordnung über Flugfunkzeugnisse FlugfunkV, �� Gesetz über das Luftfahrtbundesamt, �� Gesetz zum Schutz gegen Fluglärm, �� Gesetz über den Deutschen Wetterdienst DWDG, �� Verordnung über Bodenabfertigungsdienste auf Flugplätzen BADV, �� Gesetz über die Untersuchung von Unfällen und Störungen bei dem

Betrieb ziviler Luftfahrzeuge FlUUG, �� ICAO Artikel 15, �� ICAO Artikel 28, �� ICAO Artikel 37, �� ICAO Artikel 69, �� ICAO Artikel 71.

Aerologisch MKL S. 20 f, KWL S. 13, AIP Germany GEN 3.5-26, Altocumulus MKL S. 27 f, HWB S. 29, AIP Germany GEN 2.2-1, Altostratus MKL S. 28, HWB S. 29, AIP Germany GEN 2.2-1, Anemometer KWL S. 16, MKL S. 29, HWB S. 32, AIP Germany GEN

3.5-6, Atmosphäre KWL S. 18, MKL S. 37 f, HWB S. 46 f, LuftVO §31(2),

LuftVO Anl.1 §1, AIP Germany ENR 1.1-22, ENR 1.1-27,

69

Bedeckt MKL S. 53, HWB S. 69, AIP Germany GEN 3.4-26, GEN 3.5-23, ENR 5.6-7,

Bedeckung MKL S. 53, HWB S. 69, AIP Germany GEN 3.5-23, Bedeckungsgrad MKL S. 53, AIP Germany GEN 3.5-22, Beleuchtungsstärke AIP Germany GEN 3.5-7, GEN 3.5-8, Beobachtung MKL S. 57, HWB S. 72 f, AIP Germany GEN 2.2-8, Beobachtungsstation MKL S. 57, AIP Germany GEN 3.5-6, Beobachtungsstelle HWB S. 73 f, AIP Germany GEN 3.5-6, Beobachtungstermin MKL S. 57, HWB S. 74, AIP Germany GEN 3.5-16, Bewölkung MKL S. 61 f, HWB S. 85 f, AIP Germany GEN 3.5-5,

GEN 3.5-22, ENR 5.6-7, Bodensicht MKL S. 68, LuftVO §28(2) u. (3), LuftVO Anl.5, AIP

Germany GEN 3.4-16, ENR 1.1-21, ENR 1.1-47, Bodenwind KWL S. 23, MKL S. 69, HWB S. 95, AIP Germany GEN

3.5-4, GEN 3.5-25, Bö KWL S. 23, HWB S. 95, AIP Germany GEN 2.2-10,

GEN 3.5-5, GEN 3.5-16, GEN 3.5-21, GEN 3.5-23, GEN 3.5-25,

Böenlinie MKL S. 69 f, HWB S. 96, AIP Germany GEN 2.2-10, Böigkeit MKL S. 70, HWB S. 96, AIP Germany GEN 2.2-4, GEN

2.2-7, GEN 2.2-11, Böigkeitsmeldung AIP Germany GEN 2.2-10, CAVOK MKL S. 74, AIP Germany GEN 3.5-23, GEN 3.5-24, Celsiusgrade MKL S. 75, AIP Germany GEN 2.2-2, Cirrocumulus MKL S. 76, HWB S. 107, AIP Germany GEN 2.2-2, Cirrostratus MKL S. 76, HWB S. 107, AIP Germany GEN 2.2-3, Cirrus MKL S. 76, HWB S. 107, AIP Germany GEN 2.2-2, Cumulonimbus MKL S. 79, HWB S. 109 f, AIP Germany GEN 2.2-2,

GEN 3.5-4, GEN 3.5-5, Cumulus MKL S. 79 f, HWB S. 110, AIP Germany GEN 2.2-3,

GEN 3.5-5, Deutscher Wetterdienst MKL S. 84 f, AIP Germany GEN 2.2-3, GEN 3.5-1,

GEN 3.5-4, GEN 3.5-5, Diamantenstaub MKL S. 86, HWB S. 120 f, AIP Germany GEN 2.2-5, Druckhöhe LuftBO DVO 1 §22, §43, Anlage B, Dunst KWL S. 27, MKL S. 92, HWB S. 132 f, AIP Germany

GEN 2.2-2, Eis KWL S. 29, MKL S. 96, HWB S. 139, LuftBO DVO 1

§38, §46, §47, BADV Anlage 1, Anlage 3, AIP Germany GEN 2.2-6, GEN 2.2-10,

Eisansatz MKL S. 96, LuftBO §21, §35, Eiskörner MKL S. 97, HWB S. 141, AIP Germany GEN 2.2-8, Eisnadeln HWB S. 142, AIP Germany GEN 2.2-5, Erdsicht MKL S. 106, AIP Germany ENR 1.5-16, GEN 1.7-3,

GEN 1.7-10, ENR 1.1-48, ENR 1.8-19, ENR 1.8-20, Flugsicht MKL S. 119, LuftVO §28(1) u. (3), §31(2), §32 Pkt.1,

LuftVO Anl.5, AIP Germany GEN 1.7-3, GEN 3.4-16, ENR 1.1-21, ENR 1.1-22, ENR 1.1-47, ENR 1.1-48, ENR 1.8-19, ENR 1.8-20, ENR 1.8-21,

70

Flugwetterberatung MKL S. 119, HWB S. 176 ff, LuftVG §27c, e, LuftVZO §40, AIP Germany GEN 3.5-2,

Flugwetterberatungsdienst LuftVG §27e, AIP Germany GEN 3.5-1, GEN 3.5-2, Flugwetterdienst MKL S. 119 f, HWB S. 178, AIP Germany GEN 3.1-19,

GEN 3.5-1, Flugwettermeldung LuftVO §3a, AIP Germany GEN 2.2-7, ENR 1.1-4, Flugwettervorhersage HWB S. 178, LuftVO §3a, AIP Germany GEN 2.2-5,

GEN 2.2-11, GEN 3.5-7, ENR 1.1-4, Flugwetterwarte MKL S. 120, AIP Germany GEN 3.5-2, GEN 3.5-4,

GEN 3.5-5, Frost KWL S. 39, MKL S. 125, HWB S. 185, AIP Germany

GEN 3.5-5, Gebiets-Wettervorhersage MKL S. 132, AIP Germany GEN 2.2-1, Gefrierender Regen MKL S. 133, AIP Germany GEN 2.2-4, Gewitter KWL S. 42, MKL S. 138, HWB S. 205 f, AIP Germany

GEN 2.2-11, GEN 3.5-4, GEN 3.5-5, Grad HWB S. 214 f, AIP Germany GEN 2.2-3, Graupel KWL S. 44, MKL S. 147, HWB S. 217, AIP Germany

GEN 2.2-5, Großtrombe MKL S. 148, AIP Germany GEN 2.2-4, Hagel KWL S. 46, MKL S. 151, HWB S. 223 f, AIP Germany

GEN 2.2-5, Gen 2.2-11, GEN 3.5-4, Hauptwolkenuntergrenze MKL S. 154, LuftVO §4(2) u. (3), §28(2) u. (3),

LuftVO Anl.5, LuftBO DVO 6 §13, AIP Germany ENR 1.1-4, ENR 1.1-21, ENR 1.1-47, ENR 1.5-16, ENR 1.5-17, ENR 1.5-18,

Himmel HWB S. 233, LuftVO §28(2), AIP Germany GEN 2.2-10, GEN 3.5-23, ENR 1.1-21,

Höhenwind KWL S. 51, MKL S. 166, HWB S. 243, GEN 3.5-2, Konvektiv MKL S. 224, GEN 3.5-5, Luftdruck KWL S. 68, MKL S. 238, HWB S. 320 ff, LuftVO §31,

LuftBO §24, AIP Germany GEN 2.1-1, GEN 2.2-9, GEN 3.5-19, GEN 3.5-25,

ENR 1.7-1, METAR MKL S. 255, AIP Germany GEN 3.5-27/28/29, meteorologisch MKL S. 256, LuftVG §27e, LuftBO DVO 1 §28, DWDG

§4 §7, FlUUG Anhang, ICAO Art. 37, AIP Germany ENR 1.8-20, GEN 2.2-5, AIP Germany

GEN 3.5-25, meteorologischer Dienst MKL S. 259, AIP Germany GEN 3.5-27, Nebel KWL S. 79, MKL S. 270, HWB S. 365 ff, AIP Germany

GEN 2.2-4, GEN 2.2-7, Nebelschwaden MKL S. 272, AIP Germany GEN 2.2-2, Nimbostratus MKL S. 278, HWB S. 375, AIP Germany GEN 2.2-8, Normalatmosphäre MKL S. 281, HWB S. 378, LuftVO §31(1), Pistensichtweite MKL S. 299, AIP Germany GEN 3.5-25, QFE MKL S. 313, HWB S. 415, AIP Germany GEN 3.5-25, QNH MKL S. 313, HWB S. 416, AIP Germany GEN 3.5-25,

71

QNH-Wert LuftVO §31(1), §37(1), AIP Germany ENR 1.7-1, Regen KWL S. 93, MKL S. 321, HWB S. 427, AIP Germany

GEN 2.2-9, Regenschauer MKL S. 322, AIP Germany GEN 2.2-9, Reif KWL S. 94, MKL S. 325, HWB S. 435, LuftBO §24, RVR MKL S. 331, AIP Germany ENR 1.9-5, ENR 1.10-8,

GEN 3.5-25, Sandsturm MKL S. 332, HWB S. 443, AIP Germany GEN 2.2-10, Schnee KWL S. 97, MKL S. 341 f, HWB S. 453 f, LuftBO §24,

§57, DVO 1 §38, §41, §46-48, §50, BADV Anlage, Anlage 3,

Schneefegen MKL S. 342, HWB S. 455, AIP Germany GEN 2.2-3, Schneeregen MKL S. 343, AIP Germany GEN 2.2-9, Schneetreiben KWL S. 98, MKL S. 344, HWB S. 458, AIP Germany

GEN 2.2-2, Sicht MKL S. 351, HWB S. 468 f, LuftVO §4(2) u. (3),

§28(1) u. (2), §42, Anlage 1, Anlage 2, LuftBO DVO 5 §17, DVO 6 §5, §13, LuftPersV §7, §23, §24, §50, §70, §85, AIP Germany ENR 1.1-21, ENR 1.5-4, GEN 1.7-10, GEN 2.1-1, GEN 2.2-2, ENR 1.1-4,

Sichtweite KWL S. 99, MKL S. 351, LuftPersV §117, §118, FSAV 4,

SIGMET MKL S. 353, AIP Germany GEN 3.5-26, SIGMET-Meldung MKL S. 353, AIP Germany GEN 3.5-30, Sonderwettermeldung MKL S. 358, AIP Germany GEN 3.5-25, Sprühregen MKL S. 363, HWB S. 484, AIP Germany GEN 2.2-3, Staub KWL S. 105 f, MKL S. 378, AIP Germany GEN 2.2-10, Staubsturm MKL S. 378 f, AIP Germany GEN 2.2-10, Staubteufel MKL S. 379, HWB S. 489, AIP Germany GEN 2.2-8, Streckenwettervorhersage MKL S. 389, AIP Germany GEN 2.2-9, Temperatur KWL S. 110, MKL S. 403, HWB S. 507 f, LuftBO §24,

DVO 1 §39, §43-46, §48, DVO 4 §12, LuftPersV §46, §50, AIP Germany 2.1-1,

Trend MKL S. 420, AIP Germany GEN 3.5-26, Turbulenz KWL S. 116, MKL S. 427, HWB S. 529, LuftBO DVO 1

§29, AIP Germany GEN 2.2-2, GEN 2.2-11, GEN 3.5-5, ENR 1.5-8, ENR 1.8-10,

Vereisung KWL S. 121, MKL S. 435, HWB S. 539, LuftBO §21, §35, DVO 1 §11, §44, §45, DVO 3 §2, DVO 5 §17, DVO 6 §13, AIP Germany GEN 2.2-4, GEN 2.2-5, GEN 2.2-7, GEN 2.2-10, GEN 3.5-4, GEN 3.5-5,

Vertikalsicht MKL S. 437, AIP Germany GEN 1.7-4, VMC MKL S. 439, AIP Germany ENR 1.8-22, VOLMET MKL S. 439, AIP Germany GEN 3.5-26, Wetter KWL S. 127, MKL S. 455, HWB S. 556, LuftBO DVO 5

§17, DVO 6 §13, AIP Germany GEN 2.2-2, GEN 2.2-7,

Wetterdienst KWL S. 127 f, MKL S. 457, HWB S. 559 ff, LuftVG §27, LuftVZO §40, §51, LuftBO DVO 1 §48, §54,

72

DWDG §1-§14, FlUUG §17, ICAO Art. 15, Art. 28, Art. 69, Art. 71, AIP Germany GEN 2.2-3,

Wetterkunde MKL S. 460, FlSichPersAusV Anlage 1, AIP Germany GEN 2.2-7,

Wetterlage KWL S. 128, MKL S. 460, HWB S. 563, LuftPersV §50, AIP Germany ENR 1.8-10,

Wettermeldung MKL S. 461 f, LuftBO DVO 1 §55, FlSichPersAusV Anlage 1,

Wettermindestbedingung MKL S. 462, LuftBO §35, §50, §57, DVO 1 §28, §44, §54, DVO 6 §13,

Wetterradar KWL S. 128, MKL S. 462, LuftBO DVO 1 §16, Wettervorhersage KWL S. 129 f, MKL S. 465, HWB S. 566 ff, LuftBO

DVO 1 §41, AIP Germany GEN 2.2-4, Wind KWL S. 130 f, MKL S. 466 f, HWB S. 572, LuftVO

§22(1) Pkt.6, LuftVZO Anlage 2 §22, §23, LuftBO §24, DVO 1 §38-§41, §43, §44, §46, §50, DVO 4 §3, §12, DVO 5 §15, DVO 6 §13, LuftPersV §40, §84, §87, §97, §97a, LuftKostV Anlage Abschnitt 3, 4, 7, AIP Germany ENR 1.1-16,

Windgeschwindigkeit KWL S. 131, MKL S. 468 f, HWB S. 572, LuftBO DVO 1 §41, §46, DVO 4 §3, DVO 6 §13, AIP Germany GEN 2.1-1, GEN 3.5-25,

Windrichtung KWL S. 132, MKL S. 470, HWB S. 573, LuftVZO Anlage 2, LuftBO DVO 1 §46, DVO 4 §3, AIP Germany GEN 2.1-1, GEN 3.5-25,

Windscherung MKL S. 471, AIP Germany GEN 3.5-6, Windspitze MKL S. 472, AIP Germany GEN 3.5-16, GEN 3.5-23, Wolke KWL S. 133, MKL S. 475 f, HWB S. 579 ff, LuftVO §4,

§28, §31, §32, LuftVO Anl.5, LuftPersV §85, AIP Germany GEN 1.7-3, GEN 2.2-2, ENR 1.1-4, ENR 1.1-21, ENR 1.8-19, ENR 1.8-20, ENR 1.8-21, ENR 1.14-9

Wolkendecke MKL S. 477, HWB S. 583 f, LuftVO §32, LuftBO §20, FSAV §4, AIP Germany GEN 1.5-2,

Wolkenobergrenze MKL S. 480, AIP Germany GEN 2.2-8, Wolkenschicht MKL S. 481, LuftVO §28, AIP Germany GEN 2.2-2, Wolkenuntergrenze MKL S. 482, AIP Germany GEN 2.2-2,

73

ANHANG II: Kontext der Luftfahrt zu dem Begriff Vereisung In LuftBO §21 (3): „Für Flüge unter Wetterbedingungen, bei denen Vereisung zu erwarten ist, müssen alle Luftfahrzeuge mit Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet sein.“ In LuftBO §35 (3): „Ein Flug unter Wetterbedingungen, bei denen Vereisung zu erwarten ist, darf nur dann angetreten oder zum Bestimmungs- oder Ausweichflugplatz fortgesetzt werden, wenn das Luftfahrzeug mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist.“ In LuftBO-DVO 1 §11 (1) 2.: (1) „Flugzeuge, die nach Instrumentenregeln geflogen werden, müssen ausgerüstet

sein . . . 2. mit einer Flugüberwachungsanlage, die für die sichere Führung und Bedienung des Flugzeuges notwendig ist, mindestens jedoch mit a) einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung und Kondensation geschützt ist, . . .“ In LuftBO-DVO 1 §44 (1) 2.: „Berücksichtigung des möglichen Ausfalls eines Triebwerks im Reiseflug (1) Ein Flugzeug darf nur starten, wenn es eine Nettoflugbahn mit den im

Flughandbuch mit den im Flughandbuch festgelegten Angaben für ein ausgefallenes Triebwerk und unter Berücksichtigung der zu erwartenden Temperaturverhältnisse einhalten kann, die folgenden Anforderungen genügen:

. . . 2. Die Nettoflugbahn muß die Fortsetzung des Fluges aus der Reiseflughöhe bis zu einem Flugplatz ermöglichen, auf dem eine Landung nach §46 ausgeführt werden kann. Dabei müssen alle Bodenerhebungen und Hindernisse in einem Abstand von 8 km beiderseits des beabsichtigten Flugweges in einer Mindesthöhe von 600 m (2.000 Fuß) überflogen werden können. Die Nettoflugbahn muß in einer Höhe von 450 m (1.500 Fuß) über dem Flugplatz, auf dem nach Ausfall des Triebwerkes gelandet werden soll, noch eine positive Neigung aufweisen. In Wetterbedingungen, bei denen Vereisungsschutzeinrichtungen betrieben werden müssen, ist deren Einfluß auf die Flugbahnwerte zu berücksichtigen.“ In LuftBO-DVO 1 §45(1) 2.: „Berücksichtigung des möglichen Ausfalls von zwei Triebwerken im Reiseflug bei Flugzeugen mit mehr als zwei Triebwerken (1) Die Flugzeuge sind . . . 2. mit einem Startgewicht zu betreiben, das nicht höher sein darf als das Gewicht, für das die Nettoflugbahn mit den im Flughandbuch des Flugzeuges festgelegten Angaben für zwei ausgefallene Triebwerke unter Berücksichtigung der auf der Flugstrecke zu erwartenden Temperaturen den Reiseflug von dem Punkt, für den der gleichzeitige Ausfall der beiden Triebwerke angenommen worden ist, bis zu einem Flugplatz, der den Anforderungen des §46 entspricht, ermöglicht. Dabei müssen alle Hindernisse und Bodenerhebungen innerhalb eines Abstandes von 8 km beiderseits

74

des beabsichtigten Flugweges mit mindestens 600 m (2.000 Fuß) überflogen werden können, und zwar auch unter Wetterbedingungen, bei denen die Vereisungsschutzeinrichtungen betrieben werden müssen, deren Einfluß auf die Flugbahnwerte zu berücksichtigen ist.“ In LuftBO-DVO 3 §2 (1) 2. a): (1) „Motorgetriebene Luftfahrzeuge, die nach Instrumentenregeln geflogen werden,

müssen ausgerüstet sein mit: . . . 2. Flugüberwachungsgeräten, die für die sichere Führung und Bedienung des Luftfahrzeugs notwendig sind, mindestens jedoch mit a) einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung und Kondensation geschützt ist, . . .“ In LuftBO-DVO 5 §17 b) 6.: „Ordnungswidrig im Sinne des §58 Abs. 1 Nr. 10 des Luftverkehrsgesetzes handelt, wer vorsätzlich oder fahrlässig . . . b) als Kommandant entgegen den Bestimmungen von . . . 6. JAR-OPS 1.345 einen Flug unter bekannten oder zu erwartenden Vereisungsbedingungen antritt, obwohl das Luftfahrzeug nicht für diese Bedingungen zugelassen oder ausgerüstet ist.“ In LuftBO-DVO 6 §13 b) 7.: „Ordnungswidrig im Sinne des §58 Abs. 1 Nr. 10 des Luftverkehrsgesetzes handelt, wer vorsätzlich oder fahrlässig . . . b) als Kommandant entgegen den Bestimmungen von . . . 7. JAR-OPS 3.345 Abs. c einen Flug unter bekannten oder zu erwartenden Vereisungsbedingungen antritt, obwohl der Hubschrauber nicht für diese Bedingungen zugelassen oder ausgerüstet ist.“ In AIP Germany GEN 2.2-4: Im Verzeichnis der in AIS(Air Information Service)-Veröffentlichungen benutzten Abkürzungen steht: „FBL Leicht (wird verendet zur Kennzeichnung von Vereisung, Böigkeit, Störung

oder atmosphärischen elektrischen Entladungen)“ In AIP Germany GEN 2.2-5: Im Verzeichnis der in AIS(Air Information Service)-Veröffentlichungen benutzten Abkürzungen steht: „ICE Vereisung“ In AIP Germany GEN 2.2-7: Im Verzeichnis der in AIS(Air Information Service)-Veröffentlichungen benutzten Abkürzungen steht: „MOD Mäßig (wird verendet zur Kennzeichnung von Vereisung, Böigkeit, Störungen oder atmosphärischen elektrischen Entladungen)“ In AIP Germany GEN 2.2-10: Im Verzeichnis der in AIS(Air Information Service)-Veröffentlichungen benutzten Abkürzungen steht: „SEV Schwer (wird z.B. verwendet zur Kennzeichnung von Vereisungs-

und Böigkeitsmeldungen)“

75

ANHANG III: Tätigkeit des Piloten Die Tätigkeit des Piloten ist festgelegt in Tätigkeitsbeschreibungen. Ersatzweise werden hier als Vorlage die o.g. gesetzlichen Regeln für die Luftfahrt verwendet, um daraus ableitend die Tätigkeiten zu beschreiben, die auf den Begriff Vereisung eingehen. Soweit diese Regeln die Tätigkeit nur vage andeuten, interpretiere ich sie im Rahmen meiner Erfahrung als Meteorologie-Lehrer im Bereich Luftfahrt. Die Tätigkeit in Verbindung mit Vereisung lässt sich zusammenfassen als:

Der Pilot meidet die Gefahr der Vereisung, indem er gemäß den o.g. Vorschriften - in bestimmten Fällen nur mit einem solchen Luftfahrzeug startet, das

mit Geräten vor dem Einfluss der Vereisung geschützt ist. - den Einfluss der Vereisung berücksichtigt, - die Abkürzungen interpretiert, mit denen Vereisung beschrieben wird,

Einzeln beschreibe ich die Tätigkeit im Zusammenhang mit Vereisung wie folgt: „Für Flüge unter Wetterbedingungen, bei denen Vereisung zu erwarten ist, müssen alle Luftfahrzeuge mit Einrichtungen ... ausgerüstet sein.“70 „Ein Flug unter Wetterbedingungen, bei denen Vereisung zu erwarten ist, darf nur dann angetreten oder zum Bestimmungs- oder Ausweichflugplatz fortgesetzt werden, wenn das Luftfahrzeug mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist.“71

Tätigkeit 1: Der Pilot informiert sich vor dem Start darüber, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist. Ist Vereisung zu erwarten, so tritt er den Flug mit einem Luftfahrzeug an, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist. Tätigkeit 2: Im Flug beobachtet der Pilot eines Luftfahrzeugs ohne Vereisungsschutz- und ohne Enteisungsanlage das Wetter und das Luftfahrzeug. Lässt das Wetter erkennen, dass Vereisung zu erwarten ist, oder lässt das Luftfahrzeug Vereisung erkennen, dann ändert er den Verlauf des Fluges dahingehend, dass keine Vereisung zu erwarten ist, bzw. dass der Flug abgebrochen wird.

„Flugzeuge, die nach Instrumentenflugregeln geflogen werden, müssen ausgerüstet sein ... mit .. einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung und Kondensation geschützt ist ...“.72 „Motorgetriebene Luftfahrzeuge, die nach Instrumentenregeln geflogen werden, müssen ausgerüstet sein mit: . . . einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung und Kondensation geschützt ist, . . .“73

70 LuftBO §21 (3). 71 LuftBO §35 (3). 72 LuftBO-DVO 1 §11 (1) 2. 73 LuftBO-DVO 3 §2 (1) 2.

76

Tätigkeit 3: Der Pilot tritt einen Flug nach Instrumentenflugregeln nur mit einem Flugzeug an, das mit einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung und Kondensation geschützt ist, ausgerüstet ist.

„Berücksichtigung des möglichen Ausfalls eines Triebwerks im Reisflug .. Ein Flugzeug darf nur starten, wenn es eine Nettoflugbahn ... einhalten kann, die folgenden Anforderungen genügt: ... In Wetterbedingungen, bei denen Vereisungsschutzeinrichtungen betrieben werden müssen, ist deren Einfluß auf die Flugbahnwerte zu berücksichtigen.“74 „Berücksichtigung des möglichen Ausfalls von zwei Triebwerken im Reiseflug bei Flugzeugen mit mehr als zwei Triebwerken .. Die Flugzeuge sind . . . mit einem Startgewicht zu betreiben, das nicht höher sein darf als das Gewicht, für das die Nettoflugbahn ... den Reiseflug ... ermöglicht. Dabei müssen alle Hindernisse ... überflogen werden können, und zwar auch unter Wetterbedingungen, bei denen die Vereisungsschutzeinrichtungen betrieben werden müssen, deren Einfluß auf die Flugbahnwerte zu berücksichtigen ist.“75

Tätigkeit 4: Der Pilot informiert sich vor dem Start, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist. Ist Vereisung zu erwarten, so berücksichtigt er den Einfluss des Betriebs der Vereisungsschutzeinrichtung auf die Flugbahnwerte.

„Ordnungswidrig im Sinne des §58 Abs. 1 Nr. 10 des Luftverkehrsgesetzes handelt, wer vorsätzlich oder fahrlässig . . . b) als Kommandant entgegen den Bestimmungen von . . . 6. JAR-OPS 1.345 einen Flug unter bekannten oder zu erwartenden Vereisungsbedingungen antritt, obwohl das Luftfahrzeug nicht für diese Bedingungen zugelassen oder ausgerüstet ist.“76 „Ordnungswidrig im Sinne des §58 Abs. 1 Nr. 10 des Luftverkehrsgesetzes handelt, wer vorsätzlich oder fahrlässig . . . b) als Kommandant entgegen den Bestimmungen von . . . 7. JAR-OPS 3.345 Abs. c einen Flug unter bekannten oder zu erwartenden Vereisungsbedingungen antritt, obwohl der Hubschrauber nicht für diese Bedingungen zugelassen oder ausgerüstet ist.“77

Tätigkeit 5: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung für den vorgesehenen Flug. Er tritt unter bekannten oder zu erwartenden Vereisungsbedingungen einen Flug nur mit einem Luftfahrzeug an, das dafür zugelassen ist.

„FBL Leicht (wird verendet zur Kennzeichnung von Vereisung, Böigkeit, Störung oder atmosphärischen elektrischen Entladungen)“78

74 LuftBO-DVO 1 §44 (1) 2. 75 LuftBO-DVO 1 §45(1) 2. 76 LuftBO-DVO 5 §17 77 LuftBO-DVO 6 §13 78 AIP Germany GEN 2.2-4

77

Tätigkeit 6: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm im Zusammenhang mit Vereisung der Begriff FBL genannt, so interpretiert er ihn als leichte Vereisung.

„ICE Vereisung“79

Tätigkeit 7: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm Begriff ICE genannt, so interpretiert er ihn als Vereisung.

„MOD Mäßig (wird verendet zur Kennzeichnung von Vereisung, Böigkeit, Störungen oder atmosphärischen elektrischen Entladungen)“80

Tätigkeit 8: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm im Zusammenhang mit Vereisung der Begriff MOD genannt, so interpretiert er ihn als mäßige Vereisung.

„SEV Schwer (wird z.B. verwendet zur Kennzeichnung von Vereisungs- und Böigkeitsmeldungen)“81

Tätigkeit 9: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm im Zusammenhang mit Vereisung der Begriff SEV genannt, so interpretiert er ihn als schwere Vereisung.

„Die Flugwetterüberwachungsstellen des DWD geben Informationen in der Form von SIGMETs über das Vorkommen oder das erwartete Vorkommen einer oder mehrerer der folgenden signifikanten meteorologischen Erscheinungen aus: ... Vereisung - starke Vereisung - starke Vereisung durch unterkühlten Regen ...“82

Tätigkeit 10: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Er berücksichtigt die in SIGMETs erwähnte starke Vereisung; sowohl die durch unterkühlte Wolken und durch unterkühlten Sprühregen, als auch die durch unterkühlten Regen.

„AIRMET-Informationen sind Warnmitteilungen über das Auftreten und/oder erwartete Auftreten von festgelegten Streckenwetterbedingungen, die die Sicherheit des Luftverkehrs im unteren Luftraum bis FL 100 (FIR München bis FL 150) beeinflussen können. Für die Ausgabe eines AIRMET gelten folgende Kriterien: ... Vereisung 79 AIP Germany GEN 2.2-5 80 AIP Germany GEN 2.2-7 81 AIP Germany GEN 2.2-10 82 AIP Germany GEN 3.5-4

78

Mäßige Vereisung, die nicht im Zusammenhang mit konvektiver Bewölkung auftritt. MOD ICE“83

Tätigkeit 11: Der Pilot informiert sich vor dem Start und während des Fluges per Funk über die Gefahr der Vereisung. Er berücksichtigt die in AIRMETs erwähnte mäßige Vereisung, die im unteren Luftraum bis FL 100 (FIR München bis FL 150) nicht im Zusammenhang mit konvektiver Bewölkung auftritt, und weicht ihr aus.

„Anmerkungen: ... - Bei Gewitter und Cumulonimbus sind keine Hinweise auf Vereisung und

Turbulenz erforderlich.“84

Tätigkeit 12: Der Pilot interpretiert in AIRMETs enthaltene Warnungen vor Gewitter oder Cumulonimbus als Warnungen auch vor Vereisung. Er weicht ihnen aus wegen der Gefahr für die Luftfahrt.

83 AIP Germany GEN 3.5-4 f 84 AIP Germany GEN 3.5-5

79

ANHANG IV: Die den Einfluss der Vereisung auf die Luftfahrt ermöglichenden, generell gültigen, meteorologischen Aussagen

Einfluss 1: Eichenberger schreibt in seinem Lehrbuch für Luftfahrtpersonal: „Es wird sich alsdann Eis an den Wandungen des Lufteintrittstutzens in der Nähe der Düsen ansetzen. Damit nimmt der Querschnitt der Ansaugöffnung ab, was einem langsamen Schließen der Drosselklappe gleichkommt, womit die Motorleistung nach und nach zusammenfällt.“85 Frage zu Einfluss 1: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diesen Einfluss? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass sich Eis an den Wandungen des Lufteintrittstutzens in der Nähe der Düsen ansetzt? Antwort auf die Frage zu Einfluss 1: Damit die Luft in den Lufteintrittstutzen hineinströmt, wird im Ansaugstutzen der Luftdruck abgesenkt. Das Druckgefälle zwischen außen und innen beschleunigt die Luft in den Lufteintrittstutzen hinein. Auf dem Weg hinein – vom höheren zum niedrigeren Druck – gelangt die Luft im Bruchteil einer Sekunde unter geringeren Druck. In dieser kurzen Zeit ist der Wärmeaustausch mit der Umgebung gering. Die Druckänderung erfolgt nahezu adiabatisch ab.

Generell gültigen Aussagen der Meteorologie: Adiabatische Druckabnahme geht einher mit einer Temperaturabsenkung.86 Wird beim Absenken der Temperatur der Taupunkt unterschritten, so bedeutet das eine Übersättigung des Raumes mit Wasserdampf. Feste Körper lösen das Kondensieren aus. Dabei wird Wasserdampf zu flüssigem Wasser. Luftfahrzeugteile eignen sich als Auslöser für den Kondensationsvorgang.87 Wird mit der Temperatur des Wassers der Gefrierpunkt unterschritten, so gefriert das Kondenswasser und bildet den o.g. Eisansatz.

Einfluss 2: „In solchen (Düsen- und Turbinen-, Verf.) Triebwerken kann sich Eis in der Lufteintrittdüse, auf der Kompressorennabe und an den Kompressorleitschaufeln bilden. Die Luftströmung wird dadurch stark verändert, was eine rasche Abnahme der Leistung und eine gefährliche Erhöhung der Temperatur der Turbine zur Folge haben kann.“88

85 Eichenberger, W.; Flugwetterkunde, 6. Auflage, Zürich 1977, S. 258 f. 86 Vgl. die Ausführungen zu adiabatischen Zustandsänderungen bei Möller, F.; Einführung in die Meteorologie, Band 1: Physik der Atmosphäre, Mannheim 1973, S. 85 f, und bei Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 87 ff. Vgl. die thermodynamischen Erläuterungen bei Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt 1956, S. 24. 87 Vgl. bei Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt 1956, S. 98 ff. 88 Ebd. S. 259 f.

80

Frage zu Einfluss 2: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diesen Einfluss? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass sich in Düsen- und Turbinen-Triebwerken Eis in der Lufteintrittdüse, auf der Kompressorennabe und an den Kompressorleitschaufeln bildet. Antwort auf die Frage zu Einfluss 2:

Generell gültige Aussagen der Meteorologie: Die Antwort auf die Frage zu Einfluss 1 trifft auch hier zu. Darüber hinaus setzt sich Eis auf der Kompressorennabe ab, wenn unterkühltes Regen- oder Wolkenwasser aufprallt. Zur Flugzeugvereisung schreibt Georgii: „ Am Boden oder allgemein beim Aufschlagen auf feste Körper wird bei jeder Temperatur unter 0°C unterkühltes Wasser sofort zum Gefrieren gebracht. Der Aufschlag der unterkühlten Tropfen auf das Flugzeug bedingt also den schlagartig sich bildenden Eisansatz am Flugzeug beim Flug in Wolkenluft bei einer Temperatur unter 0°C.“89

Einfluss 3: Als weitere Einflüsse des Eisansatzes auf den Betrieb eines Luftfahrzeugs spricht er an: - Auftriebsverlust, - Widerstandserhöhung, - Gewichtserhöhung, - Verminderung des Wirkungsgrades von Propellern, - Vibrationen an Propellern, - Blockieren von Steuerflächen, - Verstopfen von Pitot- und Venturirohren, verbunden mit dem Ausfall von

Geschwindigkeitsanzeige, künstlichem Horizont, Wendeanzeiger, Kreiselkompaß und Variometer,

- Losreißen von Antennen, verbunden mit dem Unterbruch der Radioverbindungen,

- Einschränkung der Sicht durch die Cockpit-Fenster.90 Von anderen werden angesprochen: - verminderte Stabilität der Fluglage, - Anwachsen der Überziehgeschwindigkeit.91

89 Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt/ M. 1956, S. 233, vgl. auch ebd. S. 233 ff. 90 Vgl. ebd. S. 260 ff. 91 Vgl. Lester, P.F.; Aviation Weather, 2nd edition, Englewood/CO 2000, S. 13-2/ Kühr, W.; Der Privatflugzeugführer Teil II: Grundlagen der Flugwetterkunde, „. Auflage, Bergisch Gladbach 1978, S. 45 und S. 92/ Penner, H.; Motorsegeln heute, 2. Auflage, Stuttgart 1991, S. 138 f, S. 142 f/ Ceconi, L.; Instrumentenflugpraxis, 3. Auflage, Stuttgart 1988, S. 124 f/ Kröchel, G. (Hrsg.); Taschenbuch für das fliegende Personal, 4. Folge, Koblenz Bonn Darmstadt 1975, S. D45. Andere Lehrbücher verzichten auf die Wirkung der Vereisung, z.B. Bachmann, P. (Hrsg.); Wetterhandbuch für Piloten, Stuttgart 1978/ Penner, H.; Der Drachenflieger, Das große Buch vom Hängegleiter, 2. Auflage, Stuttgart 1984/ Knapp, D.; Wetterkunde für Piloten, Stuttgart 1990/ Bruch, H., Malkowski, G.; Leitfaden der Flugmeteorologie für Linienpiloten, §. Auflage, Delmenhorst 1976/ Apel, K.-H.; Segelflug Praxis, Ausbildung, Weiterbildung, Inübunghaltung, Heusenstamm 1993.

81

- „Eine vereiste statische Druckentnahme macht .. den Höhenmesser ... funktionsunfähig, verursacht einen scheinbaren, angezeigten Höhenverlust ...“92

Frage zu Einfluss 3: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diesen Einfluss? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen dass es durch Eisansatz am Luftfahrzeug zu den o.g. Erscheinungen vom Auftriebsverlust bis zum Anwachsen der Überziehgeschwindigkeit kommt? Antwort auf die Frage zu Einfluss 3: Meteorologische Ursache für die genannten Einflüsse ist der erwähnte Eisansatz, hier außen am Luftfahrzeug.

Die generell gültigen, meteorologischen Aussagen, die diesen Eisansatz ermöglichen, sind enthalten in dem Teil der Antwort auf die Frage zu Einfluss 2, der über die Antwort auf die Frage zu Einfluss 1 hinausgeht.

Einfluss 4: Es wird angesprochen: - „Rauhreif stört die Luftströmung so sehr, daß ein Start unmöglich wird.“93 Frage zu Einfluss 4: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diesen Einfluss? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass Rauhreif die Luftströmung so sehr stört, dass ein Start unmöglich wird? Antwort auf die Frage zu Einfluss 4: Gemeint ist hier der Rauhreif an Auftriebsflächen des Luftfahrzeugs. Er verändert allein durch seine Anwesenheit die den Auftrieb verursachende Luftströmung.

Die generell gültigen, meteorologischen Aussagen: Rauhreif entsteht durch Anlagerung unterkühlter Nebeltröpfchen.94

Einfluss 5: Es wird genannt: - „...wächst das Rauheis so stark an, daß sich an Flügel- und Leitwerksvorder-

kanten ein hammerförmiges Gebilde ansetzt. Die Strömung wird dadurch so sehr gestört, daß die Kontrolle über das Flugzeug verloren geht.“95

92 Ebd. S. 130. 93 Bramson, A.; Piloten Handbuch, 4. Auflage, Stuttgart 1992, S. 126. 94 Vgl. bei Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 164 f. 95 Bramson, A.; Piloten Handbuch, 4. Auflage, Stuttgart 1992, S. 127.

82

Frage zu Einfluss 5: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diesen Einfluss? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen das Anwachsen von Rauheis zu einem hammerförmigen Gebilde? Antwort auf die Frage zu Einfluss 5:

Die generell gültigen, meteorologischen Aussagen: Das durch ersten Eisansatz veränderte Umströmen der Auftriebsflächen bevorzugt bestimmte Stellen für den weiteren Eisansatz. Dadurch kommt es u.a. auch zu hammerförmigen Gebilden.96

96 Vgl. Eichenberger, W.; Flugwetterkunde, 6. Auflage, Zürich 1977, S. 256.

83

ANHANG V: Die das Vermeiden von Vereisung ermöglichenden, generell gültigen, meteorologischen Aussagen

Tätigkeit 1: Der Pilot informiert sich vor dem Start darüber, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist. Ist Vereisung zu erwarten, so tritt er den Flug mit einem Luftfahrzeug an, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist. Frage zu Tätigkeit 1: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start darüber informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot den Flug mit einem Luftfahrzeug antritt, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist? Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1: Generell gültige Aussagen der Meteorologie:

Dass der Pilot sich vor dem Start über zu erwartende Vereisung informiert, wird dadurch möglich, dass es Wetterdienste gibt, die diese Information für Piloten bereitstellen.97

Falls Vereisung erwartet wird, bedarf es offensichtlich keiner meteorologischen Aussagen, um den Flug mit einem Luftfahrzeug anzutreten, das mit betriebsbereiten Einrichtungen zur Verhütung oder zur Beobachtung und Beseitigung von Eisansatz ausgerüstet ist. Tätigkeit 2: Im Flug beobachtet der Pilot eines Luftfahrzeugs ohne Vereisungsschutz- und ohne Enteisungsanlage das Wetter und das Luftfahrzeug. Lässt das Wetter erkennen, dass Vereisung zu erwarten ist, oder lässt das Luftfahrzeug Vereisung erkennen, dann ändert er den Verlauf des Fluges dahingehend, dass keine Vereisung zu erwarten ist, bzw. dass der Flug abgebrochen wird. Frage zu Tätigkeit 2: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot im Flug durch Beobachtung des Wetters erkennt, dass Vereisung zu erwarten ist, und dass der Pilot im Flug durch Beobachtung des Luftfahrzeugs Vereisung erkennt? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot im Flug den Verlauf des Fluges dahingehend ändert, dass keine Vereisung zu erwarten ist, bzw. dass der Flug abgebrochen wird? Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 2:

97 Vgl. AIP Germany GEN 3.5-1 ff.

84

Generell gültige Aussagen der Meteorologie: Vereisung wird verursacht durch flüssiges Wasser in der Atmosphäre mit einer Temperatur unter 0°C. Flüssiges Wasser erkennt man daran, dass es in Wolken, in Sprühregen oder Regen auftritt. Die Temperatur der Wassertröpfchen in der Atmosphäre stimmt nahezu überein mit der Lufttemperatur. Die erkennt man am Außenthermometer.98 Vereisung tritt da an Warmfronten auf, wo zwei Nullgradgrenzen übereinander liegen. Warmfronten erkennt man frühzeitig an Cirrus- und Cirrostratus-Wolken, sowie an Halo-Erscheinungen (hellen Flecken neben oder hellen Kreisen um die Sonne oder den Mond), später an milchig weißer oder grauer, geschlossener Schichtbewölkung (Altostratus, Nimbostratus, Stratus).99 Zu Vereisung kommt es in dem Bereich negativer Lufttemperatur oberhalb der unteren Nullgradgrenze. Zu Vereisung kommt es auch in und in der Nähe von Cumulonimbus-Wolken. Kräftige Vertikalbewegung von Eis sorgt hier dafür, dass stellenweise die Nullgradgrenze abgesenkt wird; gelegentlich bis zum Untergrund.100 Liljequist beschreibt den Cumulonimbus als „... eine mächtig aufgetürmte Cumulus-Wolke, die in ihrem oberen Teil in eine Eiswolke übergeht. Der faserige oder schleierartige vereiste Oberteil der Cumulonimbuswolke steht in starkem Kontrast zu den übrigen scharfen, ausgeprägten Konturen der Wolke. Dieser Oberteil aus Eiskristallen nimmt oft die Form eines Ambosses an.“101 Eisansatz erkennt man als „... glasiges, klares Eis mit glatter Oberfläche ...“102 oder als undurchsichtiger, weißlicher Belag in kristalliner Form.103

Im Flug informiert sich der Pilot per Funk darüber, wo Vereisung aufgetreten ist, und ändert seinen Flugweg so, dass er diese Gebiete meidet. Die Meteorologie sagt dazu:

Wetterdienste stellen Meldungen von Luftfahrzeugführern zu beobachteter Vereisung über Flugsicherungsdienststellen zur Verfügung. 104

Im Flug beobachtet der Pilot Vereisung und ändert den Flug so, dass er das Vereisungsgebiet verlässt. Die Meteorologie ermöglicht dies mit Aussagen darüber, wohin man steuert, um auf kurzem Weg das Gebiet der Vereisung zu verlassen:

Vereisung tritt auf in Zusammenhang mit Wolken oder flüssigem Niederschlag bei Lufttemperaturen unterhalb von 0°C und i.d.R. oberhalb von –12°C. Der Weg aus dem Vereisungsgebiet ist demnach der Weg aus der Wolke, aus dem Regen oder aus dem Temperaturbereich –12°C bis 0°C.105

Der Weg aus der Wolke:

Haufenwolken sind horizontal ausgedehnt in einer Größenordnung von wenigen 100 m bis ca. 20 km, in den Tropen bis ca. 300 km. Vertikal erstrecken sie sich der Vorhersage entsprechend. Ihre Untergrenze liegt in

98 Vgl. Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt/ M. 1956, S. 233 ff. 99 Vgl. Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 254 ff. 100 Vgl. Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt/ M. 1956, S. 117 ff. 101 Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 139. 102 Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt/ M. 1956, S. 237. 103 Vgl. Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt/ M. 1956, S. 237. 104 Vgl. die Hinweise auf SIGMET und AIRMET in AIP Germany GEN3.5-4,GEN3.5-5, GEN3.5-30. 105 Vgl. Georgii, W.; Flugmeteorologie, 2. Auflage, Frankfurt/ M. 1956, S. 233 ff.

85

einer einheitlichen Höhe, die Obergrenze ist stark zerklüftet. Schichtwolken erstrecken sich horizontal über mehrere hundert km, vertikal der Vorhersage entsprechend mit einheitlicher Unter- und Obergrenze.106

Der Weg aus dem flüssigen Niederschlag:

Niederschlag ist horizontal ähnlich beschränkt wie die Wolke, aus der er fällt. Vertikal nach unten kann er bis zum Boden reichen, verdunstet gelegentlich noch ehe er den Boden erreicht. Nach oben ist er nicht immer durch die nächste Wolkenobergrenze beschränkt, da er aus einer darüber liegenden Wolke fallen kann.

Der Weg aus dem Temperaturbereich –12°C bis 0°C:

Von Ausnahmen – den Temperaturinversionen abgesehen – findet man in der Troposphäre – den unteren 11 Höhenkilometern der Atmosphäre – die höheren Temperaturen unten, die tieferen oben. In der Troposphäre tritt auch unterkühltes Wasser auf. Die Lage von Temperaturinversionen wird von den Wetterdiensten vorhergesagt.107

Tätigkeit 3: Der Pilot tritt einen Flug nach Instrumentenflugregeln nur mit einem Flugzeug an, das mit einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung und Kondensation geschützt ist, ausgerüstet ist. Frage zu Tätigkeit 3: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot einen Flug nach Instrumentenflugregeln nur mit einem Flugzeug antritt, das mit einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung geschützt ist, ausgerüstet ist? Antwort auf die Frage Tätigkeit 3: Um einen Flug nach Instrumentenregeln nur mit einem Flugzeug anzutreten, das mit einer Fahrtmesseranlage, die gegen Vereisung und Kondensation geschützt ist, ausgerüstet ist, bedarf es offensichtlich keiner meteorologischen Aussagen. Tätigkeit 4: Der Pilot informiert sich vor dem Start, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist. Ist Vereisung zu erwarten, so berücksichtigt er den Einfluss des Betriebes der Vereisungsschutzeinrichtung auf die Flugbahnwerte.

106 Vgl. Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 255 ff 107 Vgl. Liljequist, G. H.; Allgemeine Meteorologie, Braunschweig 1974, S. 3

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Frage zu Tätigkeit 4: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot den Einfluss des Betriebes der Vereisungsschutzeinrichtung auf die Flugbahnwerte berücksichtigt? Antwort auf die Frage Tätigkeit 4: Siehe Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1! Und: Um den Einfluss des Betriebes der Vereisungsschutzeinrichtung auf die Flugbahnwerte zu berücksichtigen, bedarf es keiner meteorologischen Aussagen. Tätigkeit 5: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung für den vorgesehenen Flug. Er tritt unter bekannten oder zu erwartenden Vereisungsbedingungen einen Flug nur mit einem Luftfahrzeug an, das dafür zugelassen ist. Frage zu Tätigkeit 5: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot einen Flug nur mit einem Luftfahrzeug antritt, das dafür zugelassen ist? Antwort auf die Frage Tätigkeit 5: Siehe Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1! Und: Um einen Flug nur mit einem Luftfahrzeug anzutreten, das dafür zugelassen ist, bedarf es keiner meteorologischen Aussagen. Tätigkeit 6: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm im Zusammenhang mit Vereisung der Begriff FBL genannt, so interpretiert er ihn als Intensität leicht. Frage zu Tätigkeit 6: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot den Begriff FBL im Zusammenhang mit Vereisung als Intensität leicht interpretiert?

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Antwort auf die Frage Tätigkeit 6: Siehe Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1! Und: Der Begriff FBL steht gemäß AIP Germany im Zusammenhang mit Vereisung für die Intensität leicht. Unter leichter Vereisung wird gemäß dem US Air Weather Service ebenso wie gemäß dem Amt für Wehrgeophysik folgendes verstanden: „Vereisungsgrad: leichte Vereisung (light icing) Eisansatz: Die Vereisungsrate kann problematisch werden, wenn der Flug unter diesen Bedingungen sich über einen längeren Zeitraum erstreckt (über 1 Std.). Gelegentliches Einschalten der Enteisungsanlage beseitigt bzw. verhindert den Eisansatz. Leichte Vereisung ist also kein Problem, wenn die Anlage benützt wird.“108 Dabei beschreibt die Vereisungsintensität die Geschwindigkeit, mit der das Eis wächst.

Tätigkeit 7: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm der Begriff ICE genannt, so interpretiert er ihn als Vereisung. Frage zu Tätigkeit 7: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot den Begriff ICE als Vereisung interpretiert? Antwort auf die Frage Tätigkeit 7: Siehe Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1! Und:

Gemäß AIP Germany steht der Begriff ICE für Vereisung. Tätigkeit 8: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm im Zusammenhang mit Vereisung der Begriff MOD genannt, so interpretiert er ihn als Intensität mäßig. Frage zu Tätigkeit 8: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot den Begriff MOD im Zusammenhang mit Vereisung als Intensität mäßig interpretiert? 108 Amt für Wehrgeophysik (Hrsg.); Die Vereisung an Luftfahrzeugen und ihre Vorhersage, Merkheft 2, 2. Auflage, Traben-Trarbach 1976, S. 5. Vgl. auch Air Weather Service Manual AWSM 105-39 (USAF); Weather Forecaster´s Guide on Aircraft Icing, Washington 1969, mit Change 3 vom 11.01.1974.

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Antwort auf die Frage Tätigkeit 8: Siehe Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1! Und:

Der Begriffsname MOD steht gemäß AIP Germany im Zusammenhang mit Vereisung für die Intensität mäßig. Unter mäßiger Vereisung wird folgendes verstanden: „Vereisungsgrad: mäßige Vereisung (moderate icing) Eisansatz: Die Vereisungsrate ist so hoch, daß sie schon bei kurzen Flügen gefährlich werden kann und das Einschalten der Enteisungs- bzw. Vereisungsschutzanlage oder eine Flugwegänderung unbedingt erforderlich sind.“109 Auch hier beschreibt die Vereisungsintensität die Geschwindigkeit, mit der das Eis wächst.

Tätigkeit 9: Der Pilot informiert sich vor dem Start über die Gefahr der Vereisung. Wird ihm im Zusammenhang mit Vereisung der Begriff SEV genannt, so interpretiert er ihn als Intensität schwer. Frage zu Tätigkeit 9: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen diese Tätigkeit? Konkret: Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot sich vor dem Start informiert, ob bei dem vorgesehenen Flug Vereisung zu erwarten ist? Welche generell gültigen Aussagen der Meteorologie ermöglichen, dass der Pilot den Begriff SEV im Zusammenhang mit Vereisung als Intensität schwer interpretiert? Antwort auf die Frage Tätigkeit 9: Siehe Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1! Und:

Der Begriffsname SEV steht gemäß AIP Germany im Zusammenhang mit Vereisung für die Intensität stark (=schwer). Unter starker/schwerer Vereisung wird folgendes verstanden: „Vereisungsgrad: starke Vereisung (severe icing) Eisansatz: Die Vereisungsrate ist so hoch, daß durch Einschalten der Enteisungs- bzw. der Vereisungsschutzanlage die Gefahr weder verringert noch unter Kontrolle gebracht werden kann. Sofortige Flugwegänderung ist unumgänglich.“110 Auch hier beschreibt die Vereisungsintensität die Wachstumsgeschwindigkeit des Eises.

109 Amt für Wehrgeophysik (Hrsg.); Die Vereisung an Luftfahrzeugen und ihre Vorhersage, Merkheft 2, 2. Auflage, Traben-Trarbach 1976, S. 5. Vgl. auch Air Weather Service Manual AWSM 105-39 (USAF); Weather Forecaster´s Guide on Aircraft Icing, Washington 1969, mit Change 3 vom 11.01.1974. 110 Amt für Wehrgeophysik (Hrsg.); Die Vereisung an Luftfahrzeugen und ihre Vorhersage, Merkheft 2, 2. Auflage, Traben-Trarbach 1976, S. 5. Vgl. auch Air Weather Service Manual AWSM 105-39 (USAF); Weather Forecaster´s Guide on Aircraft Icing, Washington 1969, mit Change 3 vom 11.01.1974.

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ANHANG VI: Die in den Aussagen verwendeten fachwissenschaftlichen Begriffe, ihr Gegenstand und ihre Bedeutung in den Aussagen In den unter 3.4.3 gegebenen Antworten treten meteorologischen Begriffe auf. Sie sind mit ihrem nackten Gegenstand und ihrer Bedeutung in diesen Antworten Unterrichtsinhalt, sofern nicht beide auch Teil der Sprache der Schüler sind. Der Begriffsgegenstand ist in Lexika zur Meteorologie erklärt. Die Bedeutung eines Begriffs in der jeweiligen Antwort ist mit der Antwort gegeben. Aus den o.g. Antworten ergibt sich jeweils die Frage nach dem Gegenstand des meteorologischen Begriffs. Angegeben ist, wo in den drei Lexika111 der Begriffsgegenstand erklärt ist. In der Antwort auf die Frage zu Einfluss 1 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Adiabatische Druckabnahme, KWL: S. 13, MKL: S. 188 - Temperaturabsenkung MKL: S. 403 HWB: S. 508 f - Taupunkt KWL: S. 109 MKL: S. 400 HWB: S. 506 - Übersättigung MKL: S. 428 HWB: S. 47 f - Wasserdampf KWL: S. 124 MKL: S. 447 f HWB: S. 550 f - Kondensieren, Kondensationsvorgang

KWL: S. 63 MKL: S. 220 HWB: S. 296 f - Gefrierpunkt KWL: S. 41 MKL: S. 133 HWB: S. 197 f In der Antwort auf die Frage zu Einfluss 2 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Eis KWL: S. 29 MKL: S. 96 HWB: S. 139 - unterkühltes Wasser, unterkühltes Regenwasser, unterkühltes Wolkenwasser,

unterkühlte Tropfen KWL: S. 119 MKL: S. 431 HWB: S. 533 - Temperatur KWL: S. 110 MKL: S. 403 HWB: S. 507 ff - Gefrieren MKL: S. 133 HWB: S. 197 f - Eisansatz MKL: S. 96 In der Antwort auf die Frage zu Einfluss 4 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Rauhreif KWL: S. 92 MKL: S. 319 HWB: S. 423 f - unterkühlte Nebeltröpfchen KWL: S. 119 MKL: S. 431 HWB: S. 533 In der Antwort auf die Frage zu Einfluss 5 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Eisansatz MKL: S. 96

111 1. Rocznik, K.; (KWL) Kleines Wetterlexikon, Stuttgart 1984.

2. Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.); (MKL) Meyers kleines Lexikon Meteorologie, Mannheim Wien Zürich 1987.

3. Keil, K. (Hrsg.); (HWB) Handwörterbuch der Meteorologie, Frankfurt am Main 1950.

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In der Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 1 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Vereisung KWL: S. 121 MKL: S. 435 HWB: S. 539 - Wetterdienst KWL: S. 27 f MKL: S. 457 HWB: S. 559 ff - Eisansatz MKL: S. 96 In der Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 2 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Vereisung KWL: S. 121 MKL: S. 435 HWB: S. 539 - Atmosphäre KWL: S. 18 MKL: S. 37 f HWB: S. 46 f - Temperatur KWL: S. 110 MKL: S. 403 HWB: S. 507 ff - Wolke KWL: S. 133 MKL: S. 475 f HWB: S. 579 ff - Sprühregen MKL: S. 363 HWB: S. 484 - Regen KWL: S. 93 MKL: S. 321 HWB: S. 427 - Lufttemperatur KWL: S. 71 MKL: S. 243 f HWB: S. 330 - Warmfront KWL: S. 124 MKL: S. 445 f HWB: S. 549 - Nullgradgrenze KWL: S. 81 MKL: S. 283 - Cirrus-Wolke MKL: S. 76 HWB: S. 107 - Cirrostratus-Wolke MKL: S. 76 HWB: S. 107 - Halo-Erscheinung KWL: S. 46 MKL: S. 152 HWB: S. 226 - Schichtbewölkung, Schichtwolke MKL: S. 339 - Altostratus MKL: S. 28 HWB: S. 29 - Nimbostratus MKL: S. 278 HWB: S. 375 - Stratus MKL: S. 389 HWB: S. 494 - Cumulonimbus-Wolke MKL: S. 79 HWB: S. 109 f - Eiswolke MKL: S. 99 - Eisansatz MKL: S. 96 - Meteorologie KWL: S. 74 MKL: S. 356 f HWB: S. 343 f - Niederschlag KWL: S. 80 MKL: S. 274 f HWB: S. 371 ff - Haufenwolke MKL: S. 154 HWB: S. 227 - Tropen KWL: S. 114 f MKL: S. 423 - Wolkenobergrenze MKL: S. 480 - Temperaturinversion KWL: S. 54 MKL: S. 190 HWB: S. 259 - Troposphäre KWL: S. 115 MKL: S. 425 f HWB: S. 526 In der Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 6 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Vereisung KWL: S. 121 MKL: S. 435 HWB: S. 539 - Eisansatz MKL: S. 96 In der Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 7 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Vereisung KWL: S. 121 MKL: S. 435 HWB: S. 539 In der Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 8 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Vereisung KWL: S. 121 MKL: S. 435 HWB: S. 539 - Eisansatz MKL: S. 96

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In der Antwort auf die Frage zu Tätigkeit 9 treten die folgenden meteorologischen Begriff auf: - Vereisung KWL: S. 121 MKL: S. 435 HWB: S. 539 - Eisansatz MKL: S. 96

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ANHANG VII: Fragen auf dem Weg zum Unterrichtsinhalt

Frage 1: Welche meteorologischen Begriffe sind geeignet für den Unterricht für Piloten?

Frage 2: Welche Begriffe sind sowohl meteorologische als auch fliegerische? Frage 3: Welche Bedeutung der Begriffe wird vermittelt? Frage 4: Welcher Anteil Meteorologie wird vermittelt, um die fliegerische Bedeutung

der Begriffe verständlich zu machen? Frage 5: Was ist der nackte Gegenstand, der mit dem Begriff angesprochen wird? Frage 6: Welche Wechselwirkung besteht zwischen dem Gegenstand einerseits und

der Tätigkeit (des Piloten) andererseits? Oder anders gefragt: Frage 6.1: Welchen Einfluss nimmt der Gegenstand auf die Tätigkeit? Und: Frage 6.2: Welche Tätigkeit (des Piloten) geht auf den Gegenstand ein, nutzt den

günstigen und meidet den ungünstigen Einfluss des Gegenstands? Frage 7: Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft (Meteorologie)

ermöglichen die Wechselwirkung zwischen dem Begriffsgegenstand und der Tätigkeit.

Oder anders gefragt: Frage 7.1: Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft (Meteorologie)

ermöglichen den Einfluss, den der Gegenstand auf die Tätigkeit (Luftfahrt) nimmt?

Und: Frage 7.2: Welche generell gültigen Aussagen der Fachwissenschaft (der

Meteorologie) berücksichtigt der Pilot, um den günstigen Einfluss des Begriffsgegenstandes (der Vereisung) zu nutzten oder den ungünstigen zu meiden?

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: f t Fig. 14 Die Fragen au dem Weg zu den no wendigen Inhalten

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ANHANG VIII: Unterrichtsbeispiel Coriolis-Effekt Ziel der Unterrichtseinheit ist, dass die Schüler als Grundlage für das Verständnis des Windes den Coriolis-Effekt akzeptieren. Um den Wind zu erfassen, der das Fliegen beeinflußt, reicht es nicht aus, seinen Antrieb – das Druckgefälle – zu kennen. Die Einflüsse, die den Wind steuern, vertiefen das Verständnis. Häufig ermöglichen sie erst das rechte Verstehen der atmosphärischen Vorgänge. Die Coriolis-Kraft stellt ein Thema dar, zu dem viele Lernende im allgemeinbildenden Schulunterricht keinen Zugang gefunden haben; und dies, obwohl es sich wie kaum ein anderes dafür eignet, von verschiedenen Seiten angegangen, aus unterschiedlichen Blickwinkeln betrachtet zu werden, um jedesmal zu dem gleichen Ergebnis zu kommen. I Vorgestellt wird der Begriffsname „Coriolis-Effekt“ mit der Behauptung, jede horizontale Bewegung auf der Nordhalbkugel der Erde werde nach rechts abgelenkt.. Die Bewegung in Süd-Nord- und in Nord-Süd-Richtung und das Ablenken nach Osten bzw. nach Westen werden verglichen mit zwei parallel von West nach Ost fahrenden Zügen. Der weiter nördlich fahrende fährt langsamer. Wirft man aus einem Fenster des südlicheren Zuges einen Apfel zu dem gegenüber im nördlicheren Zug liegenden Fenster, dann wird schnell plausibel, daß man das anvisierte Fenster nicht trifft.

Fig 15: Zwischen unte schiedlich schnellen Zügen wird hin- und hergeworfen.. r Ziel: Die Schüler erkennen die unterschiedlichen Betrachtungsweisen, die einmal zu einer geradlinigen und einmal zu einer scheinbar abgelenkten Bewegung führen. II Der Wurf von Norden nach Süden wird ebenso scheinbar nach rechts abgelenkt. Die unterschiedlich schnell ostwärts bewegten Sitzplätze werden gedanklich von der fahrenden Eisenbahn auf die sich unterschiedlich schnell bewegende Erdoberfläche verlagert.

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Ziel: Das Ablenken nach rechts bei einem Wurf in meridionaler Richtung, ob nach Norden oder nach Süden wird von den Lernenden erkannt. III Das Ablenken von Körpern, die sich nach Osten oder nach Westen bewegen, wird von vielen Lernenden nicht so schnell anerkannt. Dieses Ablenken läßt sich sehr anschaulich darstellen, wenn die Lehrenden den Lernenden die Illusion geben, der Unterrichtsraum liege am (Nord-)Pol. Mit einer Hand halten sie sich an der Erdachse fest, fahren mit der Hand die scheinbar armdicke Erdachse hinauf und hinunter. Dann entfernen sie sich ein paar Schritte von der Achse. Mit langsamem Trippeln - der Körper und die Beine bleiben nahezu unbewegt - rotieren sie mit der Erde um deren Achse. Sie simulieren, auf der rotierenden Erde zu stehen, nicht zu laufen. Dabei rollen sie eine - echte oder gedachte - Kugel durch den Raum. Ihr Blick folgt der Kugel. Ihr Kopf dreht sich (nach rechts). Ziel: Das Ablenken nach rechts bei einem Wurf in zonaler Richtung, ob nach Osten oder nach Westen wird von den Lernenden erkannt. IV Daß bei einer Bewegung in beliebiger Himmelsrichtung der Körper abgelenkt wird, läßt sich auch veranschaulichen mit der Overhead-Projektion eines Folienpakets. Auf einer Folie (Fig. 16a) ist rechts ein gerader, senkrechter Strich - nach cm unterteilt und numeriert - zu sehen, links ein kurzer waagrechter Strich als Winkelzeiger. Der gerade Strich stellt eine unbeschleunigte Bewegung im Inertialsystem dar. Auf der zweiten (Fig. 16 b), darüberliegenden Folie sind - im Kreis angeordnet - die Winkel im 5o-Abstand eingezeichnet und numeriert. Sie deuten das Drehen der Erdkugel an, gesehen von einem Standpunkt hoch über dem Pol. Beide Folien sind im Zentrum drehbar miteinander verbunden.

Fig. 16: a Inertialfolie und b Erdfolie des Modells zum Coriolis-Effekt. c das Modell. Man markiert auf der oberen, der "Erd-Folie" den Punkt am Anfang der geradlinigen Bewegung auf der "Inertialfolie". In den weiteren Schritten wird jeweils die Erdfolie

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um 5o ostwärts gedreht und dann der Punkt markiert, der auf der Inertialfolie einen cm vorangeschritten ist. Die Reihe der dabei entstehenden Punkte beschreibt eine auf der Erdfolie gekrümmte Kurve. Ziel: Das Ablenken nach rechts bei jedem Wurf in beliebiger Richtung wird von den Lernenden erkannt. V Der Fall eines nach Osten bewegten Körpers wird mit der sogenannten Zentrifugalkraft in einer Skizze erläutern. Die Vektorsumme aus Schwerkraft und Zentrifugalkraft kennzeichnet bei dem auf der Erde ruhenden Körper die Senkrechte. Bezogen auf diese Senkrechte enthält die Vektorsumme bei einem nach Osten bewegten Körper einen Kraftanteil, der nach Süden weist, der also nach Süden und damit nach rechts ablenkt.

Fig. 17: veranschaulich auch die am schwers en plaus bel zu machende Regel, daß die Coriolis-Kraft auf einen bewegten Körper um so stä ker wirkt e schneller er sichbewegt.

t t i r , j

Jeder auf der Nordhalbkugel horizontal bewegte Körper wird aufgrund der Erddrehung von seiner Bewegungsrichtung nach rechts, auf der Südhalbkugel nach links abgelenkt, mit einer Kraft, die sich proportional zur Geschwindigkeit verhält. Ziel: Die Schüler erkennen die Abhängigkeit der Coriolis-Kraft von der Geschwindigkeit des bewegten Körpers.

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ANHANG IX: Unterrichtsbeispiel Vertikalbewegung der Luft Ziel der Unterrichtseinheit ist, dass die Schüler die Vertikalbewegung von Luft verstehen als Teil der allgemein gültigen, meteorologischen Aussagen, die die Wechselwirkung zwischen Wolken und Pilotentätigkeit ermöglichen. I Wenn man weiß, dass unter anderem Kondensation, Wolken und Niederschlag das Wetter bestimmen, und wenn man die Beziehung zwischen Taupunkt und Kondensation kennt, dann ist der Einfluss von Temperaturänderungen auf das Wettergeschehen offensichtlich. Steigende Lufttemperatur macht die Luft trockener und den Himmel blau. Abkühlung bringt Feuchte und Wolken. Ziel: Die Schüler erinnern sich an den Einfluss von Änderungen der Lufttemperatur auf das Wettergeschehen. II Um das Wetter vorherzusagen, untersuche werden die Ursachen von Temperaturänderungen untersucht. Eine davon ist das Aufheizen, eine andere das Zusammendrücken und das sich Ausdehnen von Luft. Steigt Luft in der Atmosphäre auf, dann dehnt sie sich aus. Sinkt sie ab, dann wird sie zusammengepresst. Warum? In größeren Höhen ist der Luftdruck in der Atmosphäre geringer, in geringeren Höhen größer. Warum?

geringerer Druck

größerer Druck

Fig.18 Lu tdruck ist das Gewicht der Lu t pro Quadratmete der Au lage äche. : f f r f fl

Was ist Luftdruck? Luftdruck ist das Gewicht der Luftsäule über dem Betrachter, verteilt auf die Auflagefläche. Wird ein Sensor in der Atmosphäre nach oben bewegt, dann wird die Luftsäule über ihm kürzer und damit leichter. Der Luftdruck wird geringer. Ziel: Die Schüler verstehen das Gewicht der Luft als Ursache für den atmosphärischen Druck. Sie akzeptieren die Höhenabhängigkeit des Luftdrucks.

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III Auf diese Weise also dehnt sich ein Luftpaket, das in der Atmosphäre aufsteigt, aus. Sinkt es ab, so wird es zusammengepresst.

: f r

f t l.

Fig.19 Ein Lu tpaket wird beim Aufsteigen größe , beim Absinken kleiner.

Ziel: Die Schüler akzeptieren die Volumenänderung eines vertikal bewegten Luftpakets. IV Jetzt die Frage: Warum ändert sich die Temperatur, wenn sich das Volumen ändert? Ich schlage ein kleines Experiment vor: AIR V, p, T Fig. 20: Wird an der Lu t im Zylinder gearbeite , dann werden die Moleküle schne ler, und die Temperatur steigt Der Stempel wird in den Zylinder gedrückt. Es wird festgestellt: Das Volumen wird geringer. Der Druck steigt. Die Temperatur steigt. Warum aber steigt die Temperatur? Um diese Frage zu beantworten, muss man wissen, was man unter der Temperatur eines Gases versteht. Vielleicht wissen die Schüler, dass die Temperatur des Gases die Geschwindigkeit der Moleküle ist. Dann betone ich, dass eine hohe Temperatur gleichgesetzt wird mit einer hohen Geschwindigkeit, niedrige Temperatur mit einer geringen Geschwindigkeit.

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Manchen Schülern erscheint es logisch, dass die Temperatur ein Ergebnis der Reibung zwischen den Molekülen ist. Große Geschwindigkeit bedeutet für sie starke Reibung und damit hohe Temperatur. Dieser Betrachtung werden Schwierigkeiten bereitet: Reibung bedeutet, dass eine Bewegung verlangsamt wird. Werden die Moleküle langsamer, dann bedeutet das ein Absinken der Temperatur. Und schließlich: Wenn es Reibung zwischen den Molekülen gäbe, dann bräuchten wir nur abzuwarten, bis die Moleküle in Ruhe am Boden liegen. Und wenn wir – vielleicht nach einer Woche – den Raum beträten, dann lägen die Moleküle am Boden. Wir müssten am Boden schnüffeln, um zu atmen. Für dieses Problem brauchen die Schüler eine Lösung. Im Lehrgespräch behaupte ich: Im molekularen Bereich gibt es keine Reibung. Moleküle haben keine Temperatur. Sie haben eine Geschwindigkeit. Ihre Geschwindigkeit kann man nicht sehen. Man kann kein einzelnes Molekül sehen. Man kann kein einzelnes Molekül fühlen. Man kann aber die Bewegung vieler Moleküle fühlen und nennt das Gefühl Wärme. Man kann die Geschwindigkeit vieler Moleküle zusammen fühlen und nennt das Gefühl Temperatur. Im Unterrichtsgespräch wird die Vorstellung eines einzelnen Moleküls entwickelt, das zwischen dem Zylinderboden und dem Stempel hin und her pendelt. Wenn es an der Wand abprallt, ändert es seine Richtung aber nicht den Betrag seiner Geschwindigkeit. Wenn der Stempel sich während des Abprallens bewegt, verhält sich das Molekül wie ein Tennisball am Schläger. Kommt der Stempel dem Molekül entgegen, dann wird es durch den Aufprall beschleunigt. Weicht er zurück, dann wird das Molekül langsamer. Beschleunigung der Moleküle bedeutet Erwärmung, Verlangsamen bedeutet Abkühlung. Ziel: Die Schüler mit molekularem Vorstellungsvermögen erkennen die Volumenänderung als Beschleunigung der Moleküle und damit als Temperaturänderung. V Falls die Schüler sich Moleküle nicht vorstellen können, kann man sagen: Den Stempel in den Zylinder zu drücken, ist Arbeit. Diese Arbeit führt zu einer Erwärmung der Luft. Wenn die Luft innen den Stempel hinausdrückt, leistet sie Arbeit. Sie erwärmt die Umgebungsluft und wird selbst dabei kälter. Ein Luftpaket, das in der Atmosphäre aufsteigt, dehnt sich aus. Es drückt die Umgebungsluft weg. Dabei leistet es Arbeit und wird kälter. Ein Luftpaket, das in der Atmosphäre absinkt, wird zusammengedrückt. Die Umgebungsluft arbeitet an ihm. Dabei wird es wärmer. Ziel: Die Schüler ohne molekulares Vorstellungsvermögen erkennen das Leisten von Arbeit als eine Änderung des Energiegehalts und damit als Ursache der Temperaturänderung.

100

VI Ein Luftpaket, das in der Atmosphäre aufsteigt, kühlt sich ab bis zum Taupunkt. Der darin enthaltende Wasserdampf beginnt zu kondensieren. Eine Wolke entsteht. Niederschlag wird möglich. Ein Luftpaket, das in der Atmosphäre absinkt, wird wärmer. Der Abstand zwischen Temperatur und Taupunkt wächst. Die relative Feuchte wird geringer. Eventuell vorhandenes, flüssiges Wasser verdunstet, Wolken lösen sich auf und der Himmel wird blau. Z.B. : Im Luv von Bergen muss die Luft aufsteigen, Wolken entstehen, es kommt zu Regen, Sprühregen oder Schneefall. Auf der Lee-Seite sinkt die Luft ab. Der Himmel ist blau und die Luft trocken. Ziel: Die Schüler sehen: Um die künftige Wetterentwicklung abzuschätzen, ist es unter anderem notwendig zu wissen, ob die Luft aufsteigt oder absinkt.

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ANHANG X: Literatur AIP Germany (siehe Luftfahrthandbuch Deutschland) Air Weather Service Manual AWSM 105-39 (USAF); Weather Forecaster´s Guide on

Aircraft Icing, Washington 1969, mit Change 3 vom 11.01.1974 Amt für Wehrgeophysik (Hrsg.); Die Vereisung an Luftfahrzeugen und ihre

Vorhersage, Merkheft 2, 2. Auflage, Traben-Trarbach 1976 Apel, K.-H.; Segelflug Praxis, Ausbildung, Weiterbildung, Inübunghaltung,

Heusenstamm 1993 Aschersleben, K.; Didaktik, Stuttgart Berlin Köln Mainz 1983 Bachmann, P. (Hrsg.); Wetterhandbuch für Piloten, Stuttgart 1978 Bernhard, F.; Technikdidaktische Probleme beim Erschließen von Lernfeldern, in:

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Privatpilotenlizenz PPL(A) (Motorflugzeugführer) Luftfahrtbundesamt (Hrsg.); Offiziellen Prüfungsfragen Meteorologie für die

Privatpilotenlizenz PPL(B) (Motorseglerführer) Luftfahrtbundesamt (Hrsg.); Offiziellen Prüfungsfragen Meteorologie für die

Privatpilotenlizenz PPL(E) (Hubschrauberführer) Luftfahrtbundesamt (Hrsg.); Offizielle Prüfungsfragen Verhalten in besonderen Fällen

für die Privatpilotenlizenz PPL(A) Luftfahrthandbuch Deutschland (siehe AIP Germany) Luftverkehrsgesetz LuftVG Luftverkehrs-Ordnung LuftVO Luftverkehrs-Zulassungs-Ordnung LuftVZO Meyers Lexikonredaktion (Hrsg.); (MKL) Meyers kleines Lexikon Meteorologie,

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