Entwurf zur Modulprüfung im Modul Physik Fachdidaktik. Thema der Unterrichtseinheit: Lichtbrechung (Optik II)

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1 Dr. rer. nat. Frank Morherr Lehrer im Vorbereitungsdienst am Studienseminar III für Gymnasien in Oberursel Entwurf zur Modulprüfung im Modul Physik Fachdidaktik Thema der Unterrichtseinheit: Lichtbrechung (Optik II) Thema der Unterrichtsstunde: Optische Hebung Fach: Physik Klasse: 7G2, 6 Schülerinnen und 15 Schüler Schule: Henry-Benrath-Schule Am Seebach Friedberg (Hessen) Raum: NW 4 (Treffen vorher im Lehrerzimmer gegen 8:35) Datum: Zeit: 8:40-9:25 Fachausbilder Physik: Herr Sach Ausbilder Herr Linnemann Seminarleiterin Frau Dr. Sgoff Schulleiterin: Frau Wesemann

2 Analyse der Lerngruppe Die Lerngruppe 7G2, also 7. Klasse Gymnasium, unterrichte ich von Anfang an seit 2. Halbjahr 6. Klasse in Physik. Ich unterrichte die Klasse montags in der ersten Stunde und freitags in der zweiten Stunde. Die Lerngruppe besteht aus 21 Schülern und Schülerinnen, 15 Jungen und 6 Mädchen. Es gibt einige Disziplinschwierigkeiten in der Klasse, so dass es ab und zu zwischendurch etwas laut wird. Mit dem Leisezeichen und nach Namen differenzierten Strichen an der Tafel für Zusatzaufgaben nach dem dritten Strich habe ich aber ganz gute Erfahrungen gemacht. Dies ist die fünfte Stunde in diesem Halbjahr. Am leistungsstärksten ist Max, den ich in der Regel auch erst zum Schluss dran nehme, weil er aufgrund seines Vorwissens von Zuhause in der Regel bereits die richtige Antwort kennt. Sein Vater programmiert CNC-Maschinen und ich denke, dass er da auch entsprechend gefördert wird. Gleich danach kommt Vladislav. Vladislav verfügt über ein seinem Alter entsprechend gutes physikalisches Grundwissen, Max weit darüber hinaus. Gut beteiligen sich auch noch Antonio, Kim, Christopher, Lukas, Tayfur, Nick, Isabel und Eileen. Mittelmäßig beteiligen sich Vigo, Luca, Daniel, Vincent, Lukas, Emre, Paul und ab und zu noch Juliane. Luca, sowie in letzter Zeit auch Daniel und Vincent haben aber oft das Problem, dass sie abgelenkt sind. Wenig bis gar nichts und teilweise nur, wenn man sie auffordert, sagen Julien, Karin, Melanie und Niklas und Leon, der erst seit diesem Jahr in der Klasse ist. Die Arbeit mit den Schülern im lehrerzentrierten Unterricht ist momentan, vielleicht auch aufgrund der altersgemäßen Entwicklung nicht ganz optimal. Die Lerngruppe schafft es häufig nicht, über einen längeren Zeitraum ruhig und aufmerksam dem Unterricht zu folgen. Um für mehr Aufmerksamkeit zu sorgen und die Lerngruppe mehr im Blick zu haben, bin ich im lehrerzentrierten Unterricht dazu übergegangen, einzelne Texte zu diktieren oder formulieren zu lassen, ohne sie an das Starboard zu schreiben. Dadurch vermeide ich auch Nachfragen, falls Schüler einzelne Wörter nicht lesen können. Bei der selbständigen Bearbeitung von Arbeitsblättern und bei Schülerexperimenten sind sie aber engagierter. Daher versuche ich, durch die Variation unterschiedlicher Phasen den Unterricht abwechslungsreicher zu gestalten. Auch das gegenseitige Zuhören kann noch immens verbessert werden. Vornehmlich Luca, Daniel, und Vincent hören oft nicht zu, wenn ein anderer Schüler oder Schülerin etwas sagt und ich fordere Sie dann oft auf, es nochmals zu wiederholen, damit sie lernen, aufmerksam zu sein. Teilweise setze ich Schüler und Schülerinnen um, wenn sie sich stark gegenseitig ablenken.

3 Letzte Woche waren sechs Schüler (Lukas, Paul, Vincent, Niklas, Antonio und Julien) auf Skifreizeit und Vladislav war krank, so dass die Besetzung etwas kleiner war. Den durchgenommenen Stoff müssen sie nacharbeiten, ich werde ihnen dazu das entsprechende Material noch geben, aber da sie das dort gelernte in dieser Unterrichtsstunde nicht benötigen, sollte sie keine Schwierigkeiten haben. Analyse der Raumsituation Normalerweise findet der Unterricht in NW 4 statt. Dieser Raum verfügt über ein Starboard, dessen Möglichkeiten ich so gut es geht umfassend nutze, mit dem es aber öfters auch Probleme gibt. Nachteil hat, dass es sich normalerweise irgendwann aufhängt und dann ohne das ganze System neu zu starten nur umständlich mit dem Computer zu bedienen ist. Außerdem hole ich gerade in der Optik gerne Schüler nach vorne an die Tafel um Strahlen, Schatten und andere Dinge einzuzeichnen, und das ist mit dem Starboard so gut wie nicht möglich, da es sich beim Zeichnen von Schülern normalerweise aufhängt und es auch schwierig ist, gerade Linien zu ziehen. Das geht entweder nur mit dem umständlich zu suchen und zu bedienendem eingebauten Lineal, oder mit dem Intelligent-Pen, wo dann das Problem ist, dass das Starboard bei mehreren Strichen es oft falsch versteht und einem die projizierte Folie verschiebt. Die gezeichnete Linie ist dann auch als Vektorgraphik nur umständlich über das Menü zu löschen. Leider gibt es aufgrund der Funktionsweise des Starboards nicht die Möglichkeit, mit einem Tafellineal zu zeichnen. Da es mit dem Starboard öfters Probleme gibt, wurde seit kurzem noch ein Whiteboard installiert. Das ist sehr von Vorteil, hat aber den kleinen Nachteil, dass es aufgrund der Raumsituation an der Seitenwand angebracht ist, und damit hinter dem Rücken einiger Schüler. Ein weiterer Nachteil des Raumes NW 4 für Optik-Experimente ist, dass er sich nicht voll verdunkeln lässt. Erstens gibt es nur die Metalljalousien, die auch im geschlossenen Zustand noch Licht hindurch lassen, zweitens befindet sich an der Fensterfront eine Tür als Notausgang, die keine Jalousie besitzt. Daher ist es seit dem Neubau der Naturwissenschaften an der Henry-Benrath-Schule üblich, für die Optik-Unterrichtseinheit einen der innenliegenden fensterlosen Chemieräume zu nutzen. Diese besitzen bis auf einen auch ein Starboard, aber zusätzlich noch eine Tafel bzw. ein normales Whiteboard besitzen. Da ich in dieser Unterrichtsstunde aber keine Verdunklung benötige, bleibe ich in NW 4.

4 Kurzer Überblick zum Lernstand Der Lehrplan in der Klasse 7 sieht die Themen Wärmelehre 2, Optik 2 und Elektrizitätslehre vor. Am Übergang von der 6 zur 7 wird die Wärmelehre komplett, also zusammen mit der Wärmelehre 1 aus der 6 an einem Stück behandelt. Somit habe ich das erste Halbjahr in der 7 komplett Wärmelehre unterrichtet. Zu Beginn des zweiten Halbjahres habe ich mit der Optik 2 begonnen, in der es um die in der Optik 1 noch nicht behandelten Themen Spiegelung und Reflexion geht. In den ersten zwei Stunden haben wir weißes Papier, schwarzes Papier, eine matte Metallfolie und eine Spiegel angestrahlt und gesehen, dass das weiße Papier am hellsten erscheint, der Spiegel am dunkelsten, sofern man nicht in den reflektierten Strahl schaut. Wir haben uns über den Unterschied zwischen Reflexion und Streuung unterhalten und geklärt, warum manche Flächen streuen und andere spiegeln. In der dritten Unterrichtsstunde haben die Schüler und Schülerinnen mittels eines Experimentes das Reflexionsgesetz entdeckt. Auf dem als Hausaufgabe ausgegebenen Arbeitsblatt haben die Schülerinnen und Schüler die Anwendung des Reflexionsgesetzes und das Einzeichnen des Lots geübt, indem Sie zu einfallenden Strahlen die reflektierten Strahlen konstruiert haben. Es war auch eine Doppelreflexion an einem Winkelspiegel dabei, wo die Schüler erkennen konnten, dass ein- und ausfallender Strahl parallel sind. Als wichtige Anwendung haben die Schülerinnen und Schüler das Katzenauge beim Fahrrad entdeckt. Das Arbeitsblatt wurde in der vierten Stunde besprochen und die Schüler haben entdeckt, wie man den Strahlengang des ein- und ausfallenden Strahls finden kann, und damit auch das Reflexionsgesetz erfüllen kann, wenn der Strahl nicht vorgegeben ist, nämlich dadurch, dass man ein virtuelles Spiegelbild auf die andere Seite des Spiegels zeichnet und dann einfach nur Verbindungsgeraden ziehen muss, die einem den richtigen Auftreffpunkt des einfallenden Strahls auf dem Spiegel zeigen. Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass das virtuelle Spiegelbild immer genauso groß ist wie sie selbst und denselben Abstand vom Spiegel hat. Durch das Aufmalen ihres Abbildes auf einem Spiegel, welches halb so groß ist, wie sie, sowie durch die Konstruktion mit Seilen als Lichtstrahlen und zwei gegenüberstehenden Personen haben sie gelernt, dass ein Spiegel halb so groß wie sie selbst sein muss, damit sie sich vollständig darin sehen können. Das Ganze wurde dann noch geometrisch zeichnerisch gefestigt. Die Schülerinnen und Schüler kennen den Versuch mit der unter Wasser brennenden Kerze und können zeichnerisch erklären, warum man die Kerze unter Wasser aufgrund der Reflexion aus jeder Richtung vor der Scheibe brennen sieht. Danach wurde noch eine Übungsstunde zur Konstruktion von Spiegelbildern und der Reflexion an ebenen Spiegeln eingeschoben. Es fehlt

5 noch die Konstruktion von Bildern an Hohl- und Wölbspiegeln. Da dies aber länger dauert und die Schüler, die auf Skifreizeit waren, die Konstruktionen noch nachholen müssen, habe ich mich entschieden, zunächst die Lichtbrechung zu behandeln, um dann nach den Ferien die Konstruktion an Linsen und Hohl- und Wölbspiegeln durchzuführen, auch aufgrund der ähnlichen Effekte. Allgemeine didaktische Überlegungen Hier möchte ich aus [15] zitieren, wo dieser Aspekt treffend und für meine Stunde umfassend dargelegt ist: Das Phänomen der Lichtbrechung gehört zum übergreifenden Thema Optik und soll nach dem neuen Bildungsplan bis zum Ende der 7. Klassenstufe behandelt werden. Da die Schüler in diesem Alter noch Schwierigkeiten mit abstraktem Denken haben, ist ein Zugang zur Thematik in jedem Fall über das Erleben des Phänomens zu wählen. Verschiedene Versuche, die [ ] selbst erarbeitet und durchgeführt werden können, legen die Grundlage für die in der Unterrichtseinheit folgende Erklärung mit Hilfe des Lichtstrahlmodells. Mit Hilfe des Themas Lichtbrechung kann den Schülern die Arbeitsweise und der Nutzen von Naturwissenschaften verdeutlicht werden: Modelle (hier: Lichtstrahl) werden entwickelt und eingesetzt, um Phänomene zu erklären. Daher sollte in jedem Fall im Vorfeld dieser Unterrichtsstunde das Lichtstrahlmodell erarbeitet worden sein. Außerdem sind die Versuche hervorragend dazu geeignet, die Begeisterung für Physik zu wecken. Sie verblüffen und erzeugen einen kognitiven Konflikt, weil der Ausgang der Versuche nie so verläuft, wie es von dem Beobachter erwartet wird. Zudem sind die hier beschriebenen Phänomene gute Beispiele für die mangelnde Objektivität unserer Wahrnehmung: wir sehen Trugbilder! Ein Stab ist scheinbar geknickt, ein Lineal scheinbar verkürzt, etc. Da jeder Schüler einmal im Schwimmbad war oder sich an einem See aufgehalten hat, ist ein Alltagsbezug in jedem Fall gegeben. Der Einstieg in das Thema könnte ein Besuch im Schwimmbad oder ein Arbeitsauftrag für den Schwimmunterricht sein. Das Phänomen: Ein Nachmittag im Schwimmbad kann viele Fragen aufwerfen: Wieso sieht eine Person im Wasser, vom Beckenrand aus gesehen, wie ein Zwerg aus? Wieso ist es so schwer, die Wassertiefe zu schätzen? Wieso erscheint das Becken am Ende jeweils weniger tief als am Standort des Beobachters?

6 Eine weitere Möglichkeit, wäre eine Wette: Wer schafft es, wie ein Indianer einen Fisch unter Wasser zu treffen? und ein entsprechendes Versuchsaquarium zur Verfügung zu stellen. Wenn Licht die Grenzfläche zwischen zwei durchsichtigen Stoffen schräg durchdringt, wird es in seiner Richtung abgelenkt. Man sagt: das Licht wird gebrochen. Wenn der Übergang von Luft in Wasser ist, so wird das Licht zum Lot hin gebrochen. Wie stark die Brechung ist, hängt vom Einfallswinkel und von den beteiligten Stoffen ab. Unser Gehirn, das die Reize aus dem Auge verarbeitet, kann die Ablenkung des Lichts nicht korrigieren, da es von der geradlinigen Ausbreitung ausgeht. Es verlegt den Ausgangspunkt des Lichts dorthin, wo das Licht ohne Brechung herkäme. Wir nehmen ein Trugbild bzw. virtuelles Bild war: die Münze erscheint leicht gehoben. Didaktische Überlegungen zur Unterrichtsstunde In vielen Bereichen der Physik ist es wichtig, an die Alltagserfahrung der Schüler anzuknüpfen: problemorientiertes Unterrichten, Unterrichten von den Phänomenen her. Ich könnte hier mit einem im Wasser stehenden Mann anfangen, bei dem die Beine verkürzt erscheinen, allerdings wäre dies für die Irritation des folgenden Versuchs kontraproduktiv. Ein weiterer Einstieg, der neuerdings für die Lichtbrechung vorgeschlagen wird (siehe auch [16]), ist der Einsatz einer Schusterkugel als Extremfall einer Sammellinse. Dies werde ich eventuell später bei der Behandlung der Linsen einsetzen, ist mir aber hier zu weitgehend, da es mir hauptsächlich um die optische Hebung geht. Ich möchte den folgenden Versuch zum Fischen mit einem Sperr mit einer Bilderfolge einleiten. Die Schülerinnen und Schüler eine Bildfolge, mit einem Mann, der von einem Felsen springt und mit einem Speer einen Fisch fängt. Die Schülerinnen und Schüler sollen beschreiben, was sie dort sehen. Im Anschluss muss den Schülerinnen und Schülern natürlich gesagt werden, dass Speerfischen aus verständlichen Gründen bei uns verboten ist. Nicht nur, dass es schwer ist, von einem Felsen zu springen und im Flug einen Fisch zu treffen, es gibt noch

7 einen ganz anderen Effekt beim Übergang von Luft zu Wasser, der das Speerfischen erschwert. Diesen sollen die Schülerinnen und Schüler beim folgenden Versuch ergründen. Um die Schülerinnen und Schüler durch das Stundenthema nicht zu beeinflussen, schreibe ich dieses erst nach dem Versuch an das Whiteboard. Eine Schülerin oder ein Schüler teilt den Arbeitsauftrag aus für die zwei Versuche. Eine Schülerin oder ein Schüler liest den ersten Versuch und den zugehörigen Zusatz vor. Der nun folgende Versuch wird normalerweise in der Regel frontal vorgeführt mit einem aufgebauten Wassergefäß, einer Münze und ein auf einem Stativ befestigten Rohr. Ein freiwilliger Schüler oder eine Schülerin kommen nach vorne und zielt mit dem Rohr mittels durchschauen auf die Münze. Danach wird ein Stab als Pfeil durch das Rohr gesteckt und versucht, die Münze zu treffen. Dies hat den Vorteil, dass der Schüler nach dem Eintauchen des Pfeils im Wasser nicht mehr korrigieren kann und das Zielen verfälschen kann. Auch ich hatte erst überlegt, diesen Versuch frontal zu machen, habe mich aber aufgrund der höheren Schülerorientiertheit und der Tatsache, dass bei den Schülerinnen und Schüler in Gruppenarbeiten, wenn sie selbst Versuche machen können, weniger Disziplinschwierigkeiten auftreten, dagegen entschieden. Außerdem sollte jeder der Schülerinnen und Schüler die Erfahrung machen, dass es schwierig ist die Münze mit einem Pfeil zu treffen, und nicht nur diejenigen, die es vorne selbst ausprobiert haben. Dabei darf der Schütze natürlich nur schräg von oben auf die Wasserfläche schauen, muss zielen und darf nach Eintauchen des Schaschlikspießes ins Wasser den Winkel nicht mehr verändern. Am Anfang ist noch eine Sicherheitsbelehrung angebracht, damit die Schülerinnen und Schüler vorsichtig mit den Schaschlikspießen umgehen und keiner etwas ins Auge bekommt. Außerdem darf der Partner von der Seite nicht helfen. Die Schülerinnen und Schüler werden in Zweiergruppen aufgeteilt und teilen sich ein vorbereitetes Becherglas mit einem angeklebten Strohhalm als Zielrohr. Von jeder Gruppe holt ein Schüler das Becherglas, einen Schaschlikspieß und eine Münze. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst die Münze in das Becherglas legen. Die Schülerinnen und Schüler wechseln sich bei der Durchführung ab. Zunächst wird die Münze ins trockene Becherglas gelegt und mit dem Schaschlikspieß so verschoben, dass der durch das Rohr peilende Schüler die Münze sieht. Nun wird der Schaschlikspieß durch das Rohr geschoben und im Idealfall sollte er die Münze treffen. Nach dieser Trockenübung füllen die Gruppen das Becherglas etwa zu drei Vierteln mit Wasser. Nun wird derselbe Versuch nochmal mit der im Wasser liegenden Münze

8 durchgeführt. Hier trifft der Spieß, der den Speer darstellt, nicht mehr die Münze, sondern trifft den Boden des Becherglases zu weit vorne, obwohl die Schüler die Münze angepeilt haben. Warum das so ist, hatten wir in der allgemeinen Didaktik schon diskutiert. Diese Beobachtung notieren die Schülerinnen und Schüler. Außerdem sollten die Schülerinnen und Schüler bereits beim Fischen gemerkt haben, dass der Spieß im Wasser nach oben abgeknickt erscheint. Auch dies sollen sie sich genau anschauen, sowohl von oben, von der Seite als auch schräg von der Seite. Der dominierende Effekt hier ist der der optischen Hebung. Direkt von der Seite sieht der Schaschlikspieß im Wasser gerade aus, während er von oben und von der Seite aussieht, als sei der Spieß nach oben geknickt. Schaut man schräg drauf, sieht man den Spieß sogar zweimal, einmal gerade und einmal geknickt. Hier wird in der nächsten Stunde noch zu klären sein, warum. Nach dem Fischen bekommen die Schülerinnen und Schüler den Auftrag, sich den Spieß, an dessen Ende sich die Münze befindet, genau anzuschauen, sowohl von oben, von der Seite als auch schräg von der Seite. Der dominierende Effekt hier ist der der optischen Hebung. Direkt von der Seite sieht der Schaschlikspieß im Wasser gerade aus, während es von oben und von der Seite aussieht, als sei der Spieß nach oben gebogen. Hier wird in der nächsten Stunde noch zu klären sein, warum Dies liegt natürlich an der durch das Wasser erzeugten Lichtbrechung. Diese werde ich aber erst nächste Stunde mit einem Lichtstrahl aus einer Streifenlampe, bei dem man dann die Brechung beim Eintritt in das andere Medium sieht und an dem man auch klären kann, in welche Richtung das Licht gebrochen wird, erläutern. Viele Schüler meinen, ein Lichtstrahl würde beim Eintritt in Wasser vom Lot weg gebrochen, da der Stab nach oben geknickt ist. Dies ist aber ein Denkfehler. In dieser Stunde geht es mir erst einmal um das Phänomen. Für die Schülerinnen und Schüler, die schneller fertig sind, gibt es noch einen differenzierenden Arbeitsauftrag. Da das Becherglas nicht eckig, sondern rund ist, gibt es noch zusätzliche optische auf die wir aber erst bei den Linsen wieder zurückkommen. Die Schülerinnen und Schüler sollen diese entdecken: Der Spieß unter Wasser erscheint dicker, je weiter er von der Becherglaswand weg ist, da diese wie eine Linse wirkt, er wird vergrößert. Steht der Spieß schräg, so erscheint der im Wasser zu dem Stück außerhalb des Wassers parallelverschoben.

9 Obige Parallelverschiebung verringert sich zu Null, wenn man den Spieß in die Senkrechte rückt, um dann bei Weiterbewegung zur anderen Seite parallelverschoben zu sein. Diese Beobachtungen werden am Whiteboard zusätzlich gesichert, nachdem unter der Überschrift Optische Hebung bereits das Resultat und die bis hier mögliche Erklärung mit Bild des eigentlichen Versuchs gesichert wurde. Zum Schluss, falls noch Zeit ist, sehen die Schülerinnen und Schüler mit dem Hinweis, dass Sie dieses Phänomen wahrscheinlich alle schon mal gesehen haben, ein Phänomen, das Bild eines Mannes, der im Schwimmbecken steht. Hier sollen die Schülerinnen und Schüler beschreiben, was ihnen auffällt, speziell an den Beinen des Mannes. Außerdem frage ich die Schülerinnen und Schüler, ob sie das bei sich im Schwimmbad auch schon mal erlebt haben und es Ihnen aufgefallen ist. Falls noch Zeit bleibt für den Tassen-Versuch, werde ich ihn in den Zweiergruppen noch durchführen lassen und die Schülerinnen und Schüler sollen als Hausaufgabe eine Versuchsbeschreibung und eine mögliche Erklärung formulieren. Falls nicht, lasse ich diesen Versuch beim nächsten Mal durchführen, oder die Schüler führen in ganz alleine zuhause durch, was ja möglich ist, da die Durchführung auf ihrem Arbeitsblatt beschrieben steht. Bei diesem Versuch bekommen die in Zweiergruppen aufgeteilten Schüler pro Gruppe eine Tasse, ein Becherglas eine Münze. Die Münze wird in das Glas gelegt und ein Schüler oder Schülerin der Gruppe schaut so über den Rand des Glases, dass er oder sie die Münze gerade nicht sieht, weil sie sich direkt unter dem Rand der Tasse befindet. Nun gießt der Partner oder die Partnerin langsam aus dem Becherglas Wasser in die Tasse, wobei die Münze nicht verrutschen sollte. Der erste Schüler sollte nun die Münze über dem Tassenrand sehen. Die Schülerinnen und Schüler haben zunächst oft verschiedene Ideen, warum man die Münze auf einmal sieht. Einige meinen in der Regel die Münze sei verrutscht, andere meinen, der Blickwinkel desjenigen, der über den Rand schaut, hätte sich doch geändert. Zunächst sollen die Schülerinnen und Schüler aber noch nicht erklären, sondern nur beobachten, was passiert und den Versuch in umgekehrter Konstellation wiederholen. Das Ziel ist natürlich, dass sie das Resultat dieses Versuchs mit der optischen Hebung in Verbindung bringen. Die Kennzeichen für guten Physikunterricht kommen in dem Entwurf unter anderem folgendermaßen zu tragen: Die fachliche Konsistenz und Schlüssigkeit ist aufgrund der didaktischen Diskussion gegeben. Das Bild im Schwimmbad und eventuell andere im Wasser

10 liegende Gegenstände knüpfen an das Vorwissen der Schülerinnen und Schüler an. Da Speer- Experiment bietet Gelegenheit, aus Fehlern zu lernen, indem man beim zweiten oder dritten Mal nicht mehr genau die Münze anvisiert. Außerdem wird das Denken herausgefordert. Die Methoden und Medienvielfalt ist durch die Experimente, die Sicherung und die Arbeitsblätter gewährleistet. Durch das Übertragen der Erkenntnis der optischen Hebung beim Speerfischen auf das Tassenexperiment und das Schwimmbadbild wird das Lernen nachhaltig unterstützt. Durch das einbringen ihrer Beobachtung und ihrer Ideen habe die Schüler beim Klassengespräch eine Meinung. Die Stunde, die differenzierende Übung und auch die noch fehlende Erklärung der optischen Hebung bietet eine Vorschau auf das Neue. Die Einbettung der Experimente und die vielfältige Form des Experimentierens sind ebenfalls gegeben. Stundenziele und Kompetenzen (Didaktischer Schwerpunkt) Die Schüler und Schülerinnen erkennen, dass Gegenstände im Wasser optisch gehoben werden und sie sich in Wirklichkeit an anderer Stelle befinden üben sich im experimentieren lernen, dass man bei dem durchsichtigen Becherglas, wenn man geeignet von der Seite schaut, Dinge zweimal sieht. einen Aspekt erkennen, wieso Fischen mit einem Speer so schwierig ist. lernen, zu beschreiben und geeignet zu formulieren lernen, Versuche geeignet zu beschreiben und Skizzen zu zeichnen lernen, beim Tassenexperiment in Zweiergruppen zu experimentieren und sich zu unterstützen Geplanter Tabellarischer Verlauf: Siehe unten.

11 Literaturverzeichnis [1] Hessisches Kultusministerium (Hrsg.) (2010): Lehrplan Physik. Gymnasialer Bildungsgang der Jahrgangsstufen 5G bis 9G und gymnasialer Oberstufe, Wiesbaden. [2] Dorn,Bader: Physik Mittelstufe; Schroedel 1980 [3] Meyer, Schmidt (Hrsg): Physik Gymnasien; Duden Paetec Schulbuchverlag 2010 [4] Appel,Glas,Schröder,Serret: Spektrum Physik 6/7; Schroedel 2006 [5] Breuer, Fösel, Lichtenberger, Liebers: Fokus Physik 6; Cornelsen 2007 [6] Breuer, Fösel, Lichtenberger, Liebers: Fokus Physik 7; Cornelsen 2007 [7] Bresler, Heepmann, Obst, Ramien: Physik Natur und Technik Grundausgabe; Cornelsen 2008 [8] Kramer, Martin: Physik als Abenteuer ;Band 1 u. 2; AVD [9] Meyer, Hilbert: Unterrichtsmethodik I+II (Theorie + Praxisband); Cornelsen Scriptor, Berlin 2005 [10] Meyer, Hilbert: Was ist guter Unterricht; Berlin 2007 [11] Mikelskis, Helmut: Physikdidaktik, Praxishandbuch für die Sekundarstufe I und II; Berlin Cornelsen [12] Mikelskis-Seifert, Rabe: Physikmethodik. Handbuch für die Sekundarstufe I und II; Berlin Cornelsen 2007 [13] Muckenfuß, Heinz: Lernen im sinnstiftenden Kontext. Entwurf einer zeitgemäßen Didaktik des Physikunterrichts; Berlin, Cornelsen 1995 [14] Duit, R.: Der Physikunterricht nach den TIMSS und PISA Schocks, Didaktik der Physik- Frühjahrstagung Kassel, 2006, S [15] Jäger, Alexander; Meissner, Hanne; Schneider, Konrad: Naturwissenschaftliches Arbeiten NWA; Staatliches Seminar für Didaktik und Lehrerbildung (RS) Reutlingen [16] Winkelmann, Jan: Abbildungsfehler im Physikunterricht; MNU Jahrgang 66, Vol 2

12 Arbeitsauftrag zur Versuchsdurchführung Versuch 1: Münzenfischen Material: 1 Becherglas mit angeklebtem Strohhalm, 1 Münze, 1 Schaschlikspieß, 1 Flasche mit Wasser Lege eine Münze in das Becherglas ohne Wasser. Schaue durch den Strohhalm und verschiebe mit dem Schaschlikspieß (oder lasse es Deinen Partner machen) die Münze so, dass Du die Münze durch den Strohhalm siehst. Lass den Schaschlikspieß durch den Strohhalm gleiten. Hast Du den Fisch (die Münze) auf dem Trockenen getroffen? Gieße nun Wasser in das Becherglas und visiere die Münze durch den Strohhalm erneut an, bis Du sie siehst (verschiebe dazu den Strohhalm oder die Münze). Lass den Schaschlikspieß durch den Strohhalm gleiten. Hast Du den Fisch (die Münze) im Wasser getroffen? Was beobachtest Du? Wo hast Du hingeschossen? Wie sieht der Spieß aus? Lass den Versuch von Deinem Partner wiederholen. Schreibe hier Deine Beobachtungen auf: Zusatz: Stelle den Schaschlikspieß in das Becherglas mit Wasser. Bewege ihn hin und her und beobachte ihn von allen Seiten. Was siehst Du, was fällt Dir auf? Notiere alle Beobachtungen. Versuch 2: Abrakadabra! Material: 1 Tasse, 1 Münze, 1 Becherglas mit Wasser Lege eine Münze in eine Tasse. Blicke so über den Rand, dass Du sie nicht siehst. Behalte die Position bei, während Dein Partner Wasser hineingießt. Was beobachtest Du?

13 Geplanter Tabellarischer Unterrichtsverlauf Phase/ Unterrichtsschritte 8:40 Einstieg in die Stunde 8:42 Einstieg in das Thema 8:50 Erarbeitung 9:05 Sammlung und Sicherung 9:20 Vernetzung, eventuell zweiter Versuch bzw. Beschreibung als Hausaufgabe 9:25 Ende der Stunde Didaktische Funktion/ Intendierte Kompetenzerweiterung/ Förderaspekte Begrüßung Problemstellung, dadurch Aufmerksamkeit und Interesse auf das Problem lenken. Schüler arbeiten mit dem Partner zusammen, werden aktiviert und erarbeiten sich das Problem Schüler sammeln und notieren ihre Beobachtung, behalten das Ergebnis dadurch nachhaltiger im Gedächtnis Schüler bringen das gelernte mit einer bekannten Situation in Verbindung und behalten es nachhaltiger Unterrichtsgeschehen Lehrer stellt Gäste vor Begrüßung der Schüler und der Besucher Zeigen der Bildsequenz über das Speerfischen, Sammlung mit Schülern, was sie gesehen haben, Hinweis, dass das hier verboten ist. Schüler experimentieren selbstständig, wechseln sich ab, besorgen das Experimentiermaterial Schüler sammeln ihre Ergebnisse, der Versuch und die Ergebnisse werden im Bild am Whiteboard festgehalten. Bild des im Wasser stehenden Mannes wird gezeigt und Schüler beobachten, erklären. Sozialform/ Methode Frontal, Unterrichtsgespräch Frontal Unterrichtsgespräch Partnerarbeit Lehrer-Schüler- Interaktion Lehrer-Schüler- Interaktion Material Starboard Arbeitsblatt, Experimentiermaterial: Becherglas mit Strohhalm, Münze, Schaschlikspieß Whiteboard, Starboard

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