Historisch Orientierter Physikunterricht

Transkript

1 Historisch Orientierter Physikunterricht --- Lernenvonund überphysik durch forschendes Lernen mit Geschichte und Andreas Henke Universität Bremen Institut für Didaktik der Naturwissenschaften Abtlg. Physikdidaktik

2 Historisch Orientierter Physikunterricht hat viele Facetten Kontroversen Schlüsselideen Anekdoten Replikationen Originaltexte Weltbewegendes 3/11

3 Forschungslage: Problematische Schülerperspektiven Physik Technische Artefakte, Formeln & Erfindungen Wissenschaftler Genial, isoliert, sonderbar & rational Forschung Reine Konfirmation, Idee ->Experiment->sicheres Ergebnis Wissenschaft produktorientiert, linear, erfolgreich & unstrittig Naturwiss. Wissen Schulbuchwissen, fertig entstanden, ewig gültig Experimente ausprobierenbis das Richtigeherauskommt fertig! 4/11

4 Ziele historisch orientierten Physikunterrichts 1 4 Konzeptentwicklung Fachwissenserwerb fachlich adäquate Vorstellungen entwickeln Wissenschaftliche Erkenntnisstrategien Stabilität und Verlässlichkeit naturwissenschaftlichen Wissens Fachbezogene Erkenntnismethoden Ziel- Bereiche Sinnhaft lernen Interesse wecken Motivation erhalten Einstellungen zu Physik Wissenschaft Gesellschaft Der Wissenschaftler als Mensch Kulturelle Bedeutung der Physik 3 2 5/11

5 Historisch orientierter Physikunterricht als didaktische Konzeption Historisch-Didaktische Rekonstruktion Historisch orientierte Unterrichtssequenz: Lernen ÜBER Naturwissenschaften Curriculare Vorgaben & Kompetenzbereiche Sachstruktur & Elementarisierung Konzeptgeschichte historische Korrektheit 6/11 Historische Situation Fachbegriffe & -konzepte (Fehl)vorstellungen Alltagserfahrungen Interessen Wissensstand Haltungen gegenüber Geschichte

6 Selber Forschen & Forschung nachvollziehen Historische Fallstudien Fallbasiert: Ein Konzept, Eine Methode, Eine Person Spannungsbogen: Zusammenhalt durch (fiktive) Story-Line Den Fall als Prozess nachvollziehen Den Fall in seine ökonomischen, kulturellen und politischen Kontexten einbetten Kennzeichen forschenden Lernens wissenschaftsinformierte Handlungsweisen nicht nur hypothetisch-deduktiv / Variablenkontrolle SuS agieren in Wissenschaftlergemeinschaften (Simulation von Arbeitsweisen und Argumentationen) 7/11

7 Aspekte des Lernens ÜBER Naturwissenschaften Wissen ÜBER Naturwissenschaft - ein konzeptueller Überblick: (u.a. Kircher e.a. 94, McComas 2000, Lederman 06, Höttecke 07, Mayer 07, Schwartz e.a. 08) Nature of Science Wissen über Naturwissenschaft als Profession Vorläufigkeit & Belastbarkeit wissensch. Erkenntnisse Wissenschaftstheoretische Fachbegriffe Soziokulturelle Bedingtheiten Konkurrierendes Wissen Physik als Kulturgut Produkte von SI Naturwissenschaftliches Wissen Theorien, Modelle, Gesetze Artefakte Nature of Scientific Inquiry Wissen über Rahmenbedingungen der Erkenntnisprozesse Scientific Community Rechtfertigung, Anerkennung & Konflikte Individuelle Merkmale, Fähigkeiten und Weltsichten Allgemeine und Individuelle Forschungsanlässe Daten, Evidenz & Ergebnisse Methodenpluralität Prozesse von SI Exemplarische Elemente von Forschung Vermuten / Beobachten / Beschreiben Auswerten / Modellieren Planen / Durchführen Arbeitstechniken von SI Grundlegende (z.b. manuelle) Fertigkeiten Daten aufnehmen, Umgang mit Geräten Zeichnen, Mikroskopieren 8/11

8 Authentizität des PU: Wissenschaft vs. Schule Ziel: Ausrichtung der Wissenskonstruktion im Physikunterricht an Bedingungen & Prozessen der Wissenskonstruktion in Wissenschaft Zusammenarbeit Publikation Kollegialität Person des Wissenschaftlers Naturwissensch. Wissen Wissenschaft Forschungsziele & -anlässe Validierung Rechtfertigung Kritik, Ethos Methoden & Strategien Handlungsbedingungen & Einflüsse Sozialformen Präsentationsformen Freundschaften Eigenschaften der SchülerInnen Lehr-Lern- Ziele Inhalte des PU Unterricht Lerngelegenheiten schaffen und erkennen Ähnlichkeiten & Grenzen aufzeigen Normen Bewertung Sanktionen Lehr-Lern- Methoden Situation der SchülerInnen 9/11

9 Offenheit des PU: Forschendes Lernen anleiten und strukturieren Lenkung Grobstruktur wissenschaftlicher Forschung S L H Forschungsfrage/ Sozialer, politischer Untersuchungsdesign & ökonomischer Kontext -problem und Datenerhebung und Ergebnis S L H Theoretisches Vorwissen, Begriffe & Konzepte S L H Forschungsmotiv vorgegeben und anlass(intern vorgegeben VS Extern) vorgegeben S L H Fragestellung (Lehrer) und/oder Hypothesen (Lehrer) (Lehrer) S L H Untersuchungsstrategie (ExplorativVS.Deduktiv) vorgegeben vorgegeben offen S L H Methoden (Lehrer) der Qualitätssicherung (Lehrer)(Verlässlichkeit/Genauigkeit) (Schüler) S L H Instrumente und Material vorgegeben offen offen S L H Experimentelle Handlungen (Übung & Geschick) (Lehrer) (Schüler) (Schüler) S L H Daten & Beobachtungen (Daten VS. Rauschen) S L H Koordination offen von Daten und offen Theorie (Interpretation) offen (Schüler) (Schüler) (Schüler) S L H Präsentation/Rechtfertigung/Veröffentlichung rezeptartiges Forschen gelenktes Forschen unterstütztes Forschen entdeckendes Forschen Datenauswertung 10/11

10 Offenheit des PU: Forschendes Lernen anleiten und strukturieren Lenkung Grobstruktur wissenschaftlicher Forschung S L H Sozialer, politischer & ökonomischer Kontext S L H Theoretisches Vorwissen, Begriffe & Konzepte S L H Forschungsmotiv und anlass(intern VS Extern) S L H Fragestellung und/oder Hypothesen S L H Untersuchungsstrategie (ExplorativVS.Deduktiv) S L H Methoden der Qualitätssicherung (Verlässlichkeit/Genauigkeit) S L H Instrumente und Material S L H Experimentelle Handlungen (Übung & Geschick) S L H Daten & Beobachtungen (Daten VS. Rauschen) S L H Koordination von Daten und Theorie (Interpretation) S L H Präsentation/Rechtfertigung/Veröffentlichung 11/11

11 Stephen Gray Elektrische Leitung auf dem Holzweg Historische Fallstudien & forschendes Lernen

12 Historische Fallstudien Das Beispiel Stephen Gray Person Phänomen/Konzept Forschungszusammenhang NoS Lernaspekte Narration Phänomen & Daten Theoretisches Verständnis Praxis & Instrumente Praktisch Theoretisch Methodisch Sozial

13 Bedeutung von Exemplarizität Person Phänomen/Konzept Forschungszusammenhang NoS Lernaspekte Narration Rekonstruktion eines relevanten Ausschnitts aus Stephen Grays Forschung Ausbreitung von Elektrizität Leitfähigkeit als Materialeigenschaft Kontingenz und Vorläufigkeit naturwissenschaftlichen Wissens Forschungsdynamik Explorieren Hypothesen testen Argumentieren mit Evidenz

14 Forschung als Prozess erkennbar machen Person Phänomen/Konzept Forschungszusammenhang NoS Lernaspekte Phänomen & Daten Theoretisches Verständnis Praxis & Instrumente Narration

15 Forschung als Prozess erkennbar machen Person Phänomen/Konzept Forschungszusammenhang Phänomen & Daten Theoretisches Verständnis Praxis & Instrumente Narration? Impulsfrage (Variablenkontrolle): Gray vermutet, dass die Ausbreitung von Elektrizität nur in dicken Körpern passieren kann egal aus welchem Material. Um die Vermutung zu testen, wechselt er bei seinem Aufbau die Befestigung: Von einer dicken Hanfschnur zu einer dünnen Seidenschnur. Was sagst du dazu?

16 Forschung als Prozess erkennbar machen Person Phänomen/Konzept Forschungszusammenhang Phänomen & Daten Theoretisches Verständnis Praxis & Instrumente Narration? Impulsfrage (Vorläufigkeit von Wissen): Wenn Gray das Experiment mit dem dünnen Eisendraht nicht gemacht hätte - wäre man sich dann heute sicher, dass die elektrische Leitfähigkeit nicht vom Material, sondern nur von der Dicke abhängt?

17 Kontextinformationen als Ressource zum Lernen ÜBER Physik Person Phänomen/Konzept Forschungszusammenhang Narration Phänomen & Daten Theoretisches Verständnis Praxis & Instrumente Praktisch Theoretisch Methodisch Sozial

18 Schluss How do I know what scientists do, I m just a kid! Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! 19/11