Methodik des Experimentierens

Transkript

1 Methodik des xperimentierens Der Königsweg zur naturwissenschaftlichen rkenntnis (Kausal orientiert) GS Schülerexperimentiergerätesystem Zusammengestellt: U. Krauß

2 Das xperiment/gliederung 1. Das xperiment im Unterricht 2. Warum xperimente? 3. xperiment und Alltagspsychologie 4. xperiment und Hypothesen 5. rkenntnismethoden 6. Das xperiment und der rkenntnisprozess/1 7. Das xperiment und der rkenntnisprozess/2 8. Das xperiment und der rkenntnisprozess/3 9. Das xperiment/merkmale 10. Das xperiment/auswahlkriterien 11. Das xperiment/arten 12. Das xperiment/ziele 13. Aufbau und Wirkungsweise des Relais 14. Das xperiment/relais Das xperiment/relais Das xperiment/transistor/1 17. Das xperiment/transistor/2 18. Das xperiment/darlington Das xperiment/darlington Das xperiment/darlington 3

3 Das xperiment im Unterricht xperimente T 5 T 6 WTH 8 WTH 9 WTH 10 Projekte NK Wahlpflicht 4 - Nachrichten übertragen L 1 - Konstruieren techn. Objekte Wahlpflicht 4 - Signale nutzen L 1 - Produktion von Gütern L 2 - Wohnen und Wohnumfeld L 2 - ntw. u. Herst. elektr. Schaltungen Naturwissenschaft Natur und Technik Fächerverb. u. fachübergr. Arbeiten Natur und Kultur/Technik WTH Ausbau Schnittstelle f. Info

4 Warum xperimente? Warum denn xperimente? Gleich und gleich gesellt sich gern Gegensätze ziehen sich an?

5 xperiment und Alltagspsychologie Probleme der Alltagspsychologie: Falsche Annahmen können durch den Zufall bestätigt und damit verfestigt werden Falsche Annahmen beeinflussen Handlungen, die ihrerseits das rgebnis beeinflussen können Menschliche Wahrnehmungen sind oft verzerrt, dadurch gibt es keine genau definierten Konzepte Fakten, reignisse werden nachträglich erklärt, um in das eigene Weltbild eingeordnet werden zu können s fehlen klare Theorien und Definitionen, überprüfbare Hypothesen und geeignete Messmethoden!

6 xperiment und Hypothesen Wie werden im Alltag Hypothesen überprüft? (z.. bei Sabine hristiansen?) Durch subjektive Überzeugung Durch Verweise auf anerkannte (?) Autoritäten Durch inzelbeispiele aus der eigenen rfahrungswelt Keine dieser Methoden ist aus wissenschaftlicher Sicht brauchbar!

7 rkenntnismethoden Induktiv eobachten Untersuchen Vergleichen Modellieren Analysieren Synthetisieren efragen xperimentieren Deduktiv M i t d e n Z i e l e n xperimente wecken Interesse vermitteln Inhalte verstärken Lerneffekte veranschaulichen Sachverhalte verdeutlichen Zusammenhänge stärken Sozialformen schulen eobachten dienen der rkenntnisgewinnung

8 Das xperiment und der rkenntnisprozess/1 eispiel rot backen: Warum geht der rotteig auf? Herausarbeiten der Fragestellung Demonstrationsversuch inführung in den rkenntnisprozess Zusammenfassung Rückschlüsse Lehrerdemonstration 30 Minuten

9 Das xperiment und der rkenntnisprozess/2 Versuchsplanung Versuchsdurchführung rkenntnisgewinnung

10 Das xperiment und der rkenntnisprozess/3 Frage Vermutung (Hypothese) ewertung Prozessorientiert Versuch (xperiment) rgebnis ewertung rgebnisorientiert Schlussfolgerung

11 Das xperiment/merkmale Validität (Gültigkeit) Reliabilität (Genauigkeit, Zuverlässigkeit) Objektivität Wiederholbarkeit Das xperiment/auswahlkriterien Ist das xperiment methodisch-didaktisch geeignet Haben die Schüler das notwendige Vorwissen Führt das xperiment zu reproduzierbaren rgebnissen Ist das xperiment unterrichtsökonomisch ntspricht das xperiment den Lernzielebenen

12 Das xperiment/arten inführungsexperiment ntdeckendes xperimentieren estätigendes xperimentieren Lehrerer- u. Schülerexperiment Langzeit- u. Kurzeitexperiment rarbeitungsexperiment Festigungsexperiment Kontrollexperiment Das xperiment/ziele Kausale Zusammenhänge herstellen (Ursache-Wirkung) Lösung technischer Probleme estimmung von Leistungsparametern

13 Aufbau und Wirkungsweise des Relais Schaltzeichen Klappanker Kontaktsatz Wechsler oder Öffner, Schließer Spule isenkern (verdeckt) Anschluss Spule mit isenkern

14 Aufbau und Wirkungsweise des Relais Wirkungsweise eines Relais: in Relais ist ein elektromagnetisch betätigtes auteil. An der Spule wird eine Gleichspannung angelegt. s baut sich ein magnetisches Feld um den Spulenkörper auf. Die Kraft des Magnetfeldes zieht den Klappanker an und Kontakte können dadurch geschlossen und geöffnet werden. Schaltplan: (in Selbsthaltung)

15 Das xperiment/relais 1 eobachtung Neugierde Problem Hypothesen Maschine klickt beim in- u. Ausschalten Welches auteil? Selbsthaltung Schaltungen, die das Relais ständig unter Spannung halten, entwickeln Überleitung zum xperiment Aufbau, Überprüfung, Durchführung rgebnis Aussage/Schlussfolgerung

16 Das xperiment/relais 2 A D 2 3 Steuerstromkreis Galvanische Trennung Selbsthaltung Arbeitsstromkreis Das Relais wird durch die Selbsthaltung ständig unter Spannung gehalten!

17 Aufbau und Wirkungsweise des Transistor Schaltplan mit Messgeräten Steuerstromkreis Wirkungsweise: A Der Transistor besitzt drei Anschlüsse. I A steht für mitter, steht für asis I und steht für Kollektor. Im asis-mitter-stromkreis fließt ein kleiner Strom. Dieser Strom wird im Kollektor-mitter-Stromkreis um ein Vielfaches verstärkt. Deshalb ist der Transistor ein Stromverstärker und kontaktloser Schalter. Arbeitsstromkreis

18 Das xperiment/transistor/1 eobachtung Neugierde Problem Hypothesen Warum Unterschiedliche Größe? Welches auteil? Radio- Röhre! Was ist anders? Schaltung entwickeln, die die gleiche Funktion erfüllt Überleitung zum xperiment Aufbau, Überprüfung, Durchführung rgebnis Aussage/Schlussfolgerung

19 Das xperiment/transistor/2 A D A I A Steuerstromkreis I Arbeitsstromkreis

20 Das xperiment/darlington D 135 oder D 241 A Der mitter des ersten Transistors Schutz vor Induktionsströmen steuert die asis des zweiten Transistors. Die zwei Kollektoren sind miteinander verbunden und steuern das etriebsmittel an.

21 Das xperiment/darlington 2 A D

22 Das xperiment/darlington 3 M G T R I Zum R=10K direkte Ansteuerung des Motors M G T R I Zum R=10K indirekte Ansteuerung des Motors

23 Das xperiment/ildmaterial Versuch-Transistor Darlington-Transistor steuert Motor an Darlington-Transistor steuert Relais an- Relais schaltet den Motor

24 Das xperiment Quellennachweis: