Forschen - probieren - experimentieren

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1 Überlegungen über Physik betreiben und Lernen Beispiele für Design und Einsatz einfacher Experimente - allgemein - Schwerpunkt Optik (Licht und Sicht) 1

2 Überlegungen über Physik betreiben und Lernen SchülerInnen sollen einen Eindruck bekommen, was typisch für die Physik und ihre Arbeitsweise ist. Illustration durch ein Beispiel... 2

3 Physik betreiben... 3

4 4

5 Physik betreiben bedeutet auch..... Suche nach Strukturen 5

6 Die Lösung 1: 6

7 Die Lösung 2: 7

8 Physik betreiben bedeutet auch.. Gegenüberstellung von Modell und Experiment 8

9 Überlegungen über Physik betreiben und Lernen Ein Problem: Die Wahrnehmung beim Beobachten und Experimentieren 9

10 Überlegungen über Physik betreiben und Lernen Alles, was man wahrnimmt, kann man nur durch die Brille des bereits Bekannten sehen. Folge: Vorstellungen bestimmen das Lernen. 10

11 11

12 12

13 13

14 14

15 15

16 16

17 Weitere Beispiele Ein optisches Spielobjekt (Zauberrohr) 17

18 Konsequenz: Für ein erfolgreiches Lernen sind vorunterrichtliche Vorstellungen zu bedenken und zu berücksichtigen. (Chancen eines historischen Zugangs!) 18

19 Exkurs über das Lernen Wie kann man sich Lernen vorstellen? Lernen bedeutet für die Schülerinnen und Schüler in der Regel, neue Sichtweisen zu erlernen. Es ist nicht so wichtig, die Welt zu verstehen, Hauptsache, wir finden uns in ihr zurecht. A. Einstein 19

20 Konsequenzen- Vorstellungen beim Lernen Vorstellungen bestimmen die Beobachtungen beim Experimentieren Widerstand gegenüber Änderungen von Sichtweisen Bedeutung von Fehlern im Lernprozess 20

21 Wie lernen? Der Nürnberger Trichter hat früher nicht funktioniert und er funktioniert auch heute nicht. Alltagsredeweisen, wie Wissen speichern, deuten darauf hin, dass Lernen häufig als passives Einlagern gesehen wird. 21

22 Folgerung... Der Lernende muss an der Konstruktion des neuen Wissens beteiligt werden. 22

23 Experimente und Physikunterricht Allgemeine Überlegungen Spielerisches Schatz hinter der Einfachheit Kopf und Hände benützen 23

24 24

25 Experimente und Physikunterricht Allgemeine Überlegungen Der Schatz hinter der Einfachheit Maxwell: "The educational value of such experiments is often inversely proportional to the comlexity of the apparatus." 25

26 Experimente und Physikunterricht Allgemeine Überlegungen Der Schatz hinter der Einfachheit: Wellen Ein besonderer Fußball 26

27 Experimente und Physikunterricht Allgemeine Überlegungen Kopf und Hände benützen! Motto: Hands on brain on! Der Becher des Pythagoras Regenbogen - Modellversuch 27

28 Experimente und Physikunterricht Schwerpunkt Optik Licht und Sicht 28

29 Licht und Sicht Schülervorstellungen über das Sehen - Chance und Lernhindernis Gesetze der Optik und optische Spielobjekte (Workshop) 29

30 Sehen und Lernen Alles, was man wahrnimmt, kann man nur durch die Brille des bereits Bekannten sehen. 30

31 Das kennen Sie (noch) nicht? 31

32 Das kennen Sie! (?) 32

33 Schülervorstellungen über das Sehen Sehvermögen Ausbreitung von Licht und Sichtbarkeit Probleme bei der Vorstellung, wie Bilder entstehen (Bilder aus Licht) 33

34 Sehvermögen Sehen: Etwas Aktives! Schau hin! Schau genau! Sehen wird wie Sprechen gelernt. Folgerung: Phänomene zur Wahrnehmung am Beginn des Optikunterrichts 34

35 Ausbreitung von Licht und Sichtbarkeit Lichtquellen: Schüler bezweifeln nicht, dass primäre Lichtquellen Licht abstrahlen. 35

36 Ausbreitung von Licht und Sichtbarkeit Sehen beleuchteter Gegenstände Die verbreitetste Vorstellung: Licht macht Gegenstände hell und dadurch können sie gesehen werden. 36

37 Folgerung: Experimente, die eine Sender Empfänger-Vorstellung aufbauen: (Streuung, Messungen mit Solarzellen) 37

38 Eine Solarzelle als Nachweisgerät für Lichtsender 38

39 Vorstellung zum Sehen 39

40 Ausbreitung von Licht und Sichtbarkeit Eine Lichtquelle kann aus großer Entfernung nicht mehr wahrgenommen werden. Schülervorstellung: Licht kann nur eine bestimmte Strecke zurücklegen. Nicht offensichtlich: Verteilung auf eine größere Fläche oder auf Streuverluste. 40

41 Folgerung Streuung von Licht als wichtiges Phänomen behandeln Beispiel 1: Modellversuch zur Entstehung von Wolken Beispiel 2: Münchhausengeschichte von der ideal reflektierenden Leinwand 41

42 Probleme bei der Vorstellung, wie Bilder entstehen (Bilder aus Licht) Lage der Bilder Entstehung der Bilder 42

43 Möglichkeiten Experimente mit einem Sehrohr Fleck-zu-Fleck-Abbildung 43

44 Schritt für Schritt zur optischen Abbildung 44

45 45

46 46

47 Lochkamera und Linsenkamera 47

48 Stationenbetrieb Experimente und Ideen für den Unterricht: Lichtausbreitung, Licht und Schatten Lochkamera (Minimalvariante und Projektvariante) Lichtbilder mit Linsen (Minimalvariante und Variante mit Fresnellinsen) Optische Spielobjekte (Fernrohr, Licht und Farbe,... ) 48

49 Demonstrationsexperimente Brechung, Totalreflexion Farbe Polarisation 49

50 Physikunterricht There are no tricks to follow Nor shortcuts to go, But only sustained and dedicated work will make a genuine difference. Bild Nagelbaum LUO XIANG KAI 50

51 Außerdem 51

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