ORGANISATION und ZIELE. Einführung in die Laborpraxis für ErnährungswissenschafterInnen Teil 1: Physikalische Grundlagen Version vom 17.

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1 ORGANISATION und ZIELE Einführung in die Laborpraxis für ErnährungswissenschafterInnen Teil 1: Physikalische Grundlagen Version vom 17. Oktober 2016

2 1 Einbettung in den Studienplan 1 Einbettung in den Studienplan Einführung in die Laborpraxis ist eine dreiteilige Lehrveranstaltung, welche die Studierenden der Ernährungswissenschaften in die grundlegenden experimentellen Methoden und Techniken einführen soll. Teil 1 behandelt die physikalischen Grundlagen, Teil 2 ist eine Einführung in die Mikroskopie und Teil 3 hat Praktisches Arbeiten im Labor zum Inhalt. Teil 1 soll die Studierenden möglichst früh mit der eigenverantwortlichen Durchführung und Auswertung einfacher Versuche vertraut machen. Neben dem sicheren Bedienen verschiedener Messinstrumente und physikalischer Versuchseinrichtungen werden grundlegende wissenschaftliche Arbeitsmethoden und Messtechniken vermittelt, insbesondere die kritische Wertung ( Fehlerabschätzung ) der Ergebnisse. Dieses einführende Praktikum soll bereits erworbenes Wissen festigen und die grundlegenden Fertigkeiten für experimentelles naturwissenschaftliches Arbeiten vermitteln. KONTAKT: Ass.Prof. Dr. Wilhelm Markowitsch praktikum.physik@univie.ac.at Bei inhaltlichen Fragen, sowie Fragen, die Ihren Kurs betreffen, schreiben Sie bitte eine direkt an Ihren Kursbetreuer bzw. Ihre Kursbetreuerin. Bei technischen Fragen (Probleme beim Anmelden im Onlinepraktikum etc.) schreiben Sie bitte an unsere Webadministratorin Marion Malleck (marion.malleck@univie.ac.at). Teil 1 wird als Blocklehrveranstaltung an 8 Terminen im Semester abgehalten. Anwesenheit bei allen Übungseinheiten ist Pflicht! Es werden mehrere Kurse parallel angeboten. Jeder Kurs bietet Platz für 20 Studierende. Vormittagskurse beginnen um 9:30, Nachmittagskurse um 13:30. Das Ablaufschema können Sie Abbildung 1 entnehmen. Schwarze Schrift kennzeichnet die Präsenz-Einheiten und blaue Schrift die Online-Einheiten (das wird weiter unten erklärt). Zu Beginn jeder Präsenz-Einheit haben Sie als Lernzielkontrolle einen kurzen Test zu absolvieren (4 Multiple Choice/Multiple Select-Fragen), welche den Stoff des zuletzt durchgeführten Präsenz-Beispiels betreffen. Online-Beispiele werden von den Betreuern/erinnen direkt beurteilt (davon später mehr)

3 Abbildung 1: Ablauf der Übungen zur Physik Eine Ausnahme stellt der letzte Termin dar: an diesem Tag findet ausnahmsweise eine Lernzielkontrolle statt, obwohl an diesem Termin eigentlich nur eine Online-Einheit abgegeben werden müsste. Um zur letzten Präsenz-Einheit noch eine Lernzielkontrolle durchführen zu können, müssen Sie an diesem Tag zur üblichen Beginnzeit des Kurses im Praktikum erscheinen. Im Ablaufschema können Sie sehen, dass jeweils die Hälfte der Teilnehmer/innen eines Kurstages (also Kursteilnehmer/innen 1-10 bzw eine organisatorische Subeinheit bilden, welche die gleichen Experimente zu den selben Terminen bearbeitet. Der genaue Kursplan Ihres Kurses wird zu Semesterbeginn auf unserer Homepage veröffentlicht und auch am Aushang des Anfängerpraktikums angeschlagen. Es gibt 4 Präsenz- und 3 Online-Beispiele (schwarz bzw. blau in Abbildung 1): M - Grundlagen der Messtechnik (Präsenzeinheit) E - Grundlagen der Elektrizität (Präsenzeinheit) O - Geometrische Optik, Mikroskop (Online-Einheit) S - Spektroskopie und Photometrie (Präsenzeinheit) K - Kalorimetrie (Online-Einheit) W - Wechselstrom und Wechselstromwiderstände (Online-Einheit) F - Eigenschaften von Flüssigkeiten (Präsenzeinheit) 2.1 Präsenz-Einheiten Je zwei Teilnehmer/innen bilden in den Präsenz-Einheiten eine Arbeitsgruppe, die alle zur jeweiligen Übungseinheit gehörenden Experimente gemeinsam durchführt. Bei der Vorbesprechung erhalten Sie ein Arbeitsbuch für die Präsenz-Einheiten. Die Kapitel Ziele und ernährungswissenschaftlicher Bezug sollen Sie vor Beginn der jeweiligen Übungseinheit lesen. Die darauf folgenden Kapitel in jeder Einheit sind eine genaue Anlei

4 tung für die Versuchsdurchführung, die Sie während der Kurszeiten durcharbeiten - keine Vorbereitung notwendig! Den theoretischen Hintergrund zu Ihren experimentellen Ergebnissen und weitere Auswertungen Ihrer Messdaten erarbeiten Sie in der Nachbereitung, welche Sie zuhause durchführen. Eine sorgfältige Nachbereitung ist eine gute Vorbereitung auf die Lernzielkontrolle zu Beginn des nächsten (Präsenz-)Kurstages. Am Ende jedes Präsenz-Kurstages ist - falls zeitlich möglich - eine Abschluss-Besprechung mit Ihren Betreuer/innen vorgesehen, wo Sie Ergebnisse vergleichen und diskutieren. Hierbei kontrollieren die Betreuer/innen auch Ihre Mitarbeit in den Arbeitsbüchern. Wenn Sie die Aufgaben im Arbeitsbuch nicht oder nur unzureichend bearbeiten, dann gilt diese Übungseinheit als nicht absolviert. Durchführung der Experimente: Die beiden Personen einer Arbeitsgruppe sind gemeinsam an der Durchführung der Versuche und der Auswertungen beteiligt. Alle zur jeweiligen Übungseinheit gehörigen Experimente müssen von der Arbeitsgruppe durchgeführt werden. Geräte und Zubehör für die Experimente befinden sich im Allgemeinen auf dem Arbeitsplatz und werden im Arbeitsbuch vorgestellt, meistens mit Fotos. Sie sollten gewissenhaft und Schritt für Schritt dem Arbeitsbuch folgen. Wenn Sie die didaktisch aufbereiteten Texte nur überfliegen und nicht bewusst lesen, sind Sie nicht schneller, sondern machen mehr Fehler und werden wichtiges Wissen/Verständnis zu einem späteren Zeitpunkt vermissen. Alle elektrischen Schaltungen müssen vor Anschluss an die Spannungsquelle von einer Person des Betreuerteams überprüft werden. Defekte an Messgeräten oder anderen Bestandteilen der Apparatur sind sofort zu melden! Für Schäden, die durch grobe Fahrlässigkeit entstehen, kann der/die betreffende Praktikant/in haftbar gemacht werden. Nach dem Ende des Versuches muss der Arbeitsplatz in Ordnung hinterlassen werden (Schaltungen zerlegen, Bechergläser ausleeren etc.). 2.2 Online-Einheiten Zu den Online-Beispielen (O, K und W) müssen Sie nicht im Praktikum erscheinen, sondern können an jedem Computer mit geeigneter Softwareausstattung und Internetzugang arbeiten. Jedes Online-Beispiel besteht neben einführenden Texten aus erklärenden Bildern, Animationen etc., sowie aus sogenannten Interaktiven Bildschirm-Experimenten (IBE). Dabei handelt es sich um keine Simulationen, sondern um vollwertige, in allen Einzelheiten fotografisch festgehaltene Experimente, die Sie auf Ihrem Computer durchführen - 3 -

5 können. Diese IBE sind das Kernstück des Beispieles und müssen durchgeführt werden; andernfalls gilt diese Übungseinheit als nicht absolviert! An einem Online-Beispiel arbeitet jede Person einzeln. Es ist nicht zulässig, wenn die Arbeitsgruppe (zwei Personen) gemeinsam ein Online-Protokoll abgibt. Ebenfalls unerlaubt ist die Abgabe in schriftlicher Form, Sie müssen den unten erläuterten Weg gehen. Die Registrierung zum Online-Praktikum erfolgt in der ersten Kurseinheit. Ein Online-Beispiel ist bis zur Beginnzeit (9:30 oder 13:30) an dem Kurstag, an dem das Beispiel in Ihrem Kurs-Programm steht, abzugeben. Zum Abgeben drücken Sie den Button Modul abgeben auf der Seite mit der Kapitelübersicht des Beispieles. Bis zum nächsten Kurstag überprüfen die Betreuer/innen Ihr Online-Protokoll und geben ein Feedback per . Zu den Online-Beispielen gibt es keine Lernzielkontrolle, sondern die Betreuer/innen vergeben im Feedback sofort Punkte! Das Feedback kann folgende Bewertungen beinhalten: Falls Sie das Online-Beispiel gar nicht oder nur zu einem sehr kleinen Teil durchgeführt haben (z.b. wenn Sie die Experimente nicht durchgeführt haben), dann gilt diese Übungseinheit als nicht absolviert! Falls Ihr Betreuerteam erhebliche Verständnisschwierigkeiten in Ihrer Online-Arbeit erkennt und Ihre Ergebnisse großteils falsch sind, andererseits jedoch ein echtes Bemühen erkennbar ist, dann erhalten Sie 1 Punkt. Wenn Sie das Online-Beispiel ausreichend bearbeitet haben, jedoch viele Fehler gemacht haben, dann erhalten Sie 2 Punkte. 3 Punkte bekommen Sie für eine Arbeit, die im Großen und Ganzen gut ist, aber noch einige Fehler enhält. Nur für (nahezu) fehlerfreie Arbeiten bekommen Sie 4 Punkte. Sie können auch nach dem Abgeben jederzeit Ihr Online-Protokoll lesen (z.b. als Vorbereitung auf die Tests), jedoch nicht mehr bearbeiten/verbessern. Vorgetäuschte Leistungen Innerhalb der Online-Lernumgebung wird für jeden User ein Online-Arbeitsprotokoll angelegt. Anhand von Vergleichen Ihrer Arbeit mit der von diplomierten Physiker/innen können wir feststellen, ob der Verdacht einer vorgetäuschten Leistung besteht. In diesem Fall werden Sie informiert, dass Sie eine Lernzielkontrolle über das Online-Beispiel beim nächsten Präsenz-Termin bestehen müssen, die mündlich durchgeführt wird. Dabei haben Sie dann Gelegenheit, den Verdacht durch eine überzeugende Leistung zu widerlegen. Sie bekommen auf das Beispiel die Punkte der Lernzielkontrolle

6 3 Ziele der Übungen zur Physik 2.3 Beurteilung und Noten Beurteilt werden: 1. Lernzielkontrollen. 2. Online-Protokolle. Voraussetzung für die eine positive Beurteilung des Teils 1 der Laborpraxis ist die Teilnahme an den 7 Einheiten. Bei jeder Lernzielkontrolle bzw. Bewertung der Online-Übungseinheiten sind maximal 4 Punkte zu erreichen, insgesamt also 28 Punkte. Zusammen mit den Punkten, die Sie in den anderen Teilen der Laborpraxis bekommen, wird daraus eine Gesamt-Beurteilung errechnet. Am Ende des Semesters findet darüber hinaus ein Abschlusstest statt, in dem Fragen aus allen 3 Teilen enthalten sind. Aus dem gesamten Punktestand ergibt sich die Note des/der Studierenden. 3 Ziele der Übungen zur Physik Ziel der Übungen zur Physik für ErnährungswissenschafterInnen ist der Erwerb von fachspezifischen und übertragbaren Fähigkeiten (auch fachliche und metafachliche Ziele genannt), welche wie folgt als Studienziele auf Ebene der Lehrveranstaltung aufgelistet sind. Fachliche Ziele Die fachlichen Ziele werden auf drei Ebenen verfolgt: kognitiv (reine Wissensziele), affektiv (persönliche Einstellungen und Werte) und prozessorientiert (Tätigkeiten, praktischmethodische Fähigkeiten). Oft beinhalten die fachlichen Ziele Aspekte aller drei Ebenen. Konkret geht es um folgende Ziele: 1. Einfache Experimente zu ernährungswissenschaftlich relevanten Themen der Physik verstehen und erklären können. 2. Physikalisches Grundwissen auf einfache neue Problemstellungen experimenteller Natur anwenden und transferieren können. 3. Verständnis grundlegender physikalischer Konzepte und Begriffe durch praktische Anwendungen aufbauen

7 3 Ziele der Übungen zur Physik 4. Physikalische Zusammenhänge in ernährungswissenschaftlichen Problemen erkennen. 5. Grundlegende Arbeitsweisen der Physik verstehen und anwenden können. 6. Einfache Messgeräte bedienen können. 7. Grundlagen und Anwendungen der Fehlerrechnung bei der Auswertung physikalischer Experimente beherrschen. 8. Einfache computergestützte Methoden zur Messwerterfassung kennenlernen. 9. Den Sinn physikalischer Experimente für den eigenen Lernprozess erkennen. 10. Freude an experimentellem Arbeiten entwickeln. Metafachliche Ziele Die metafachlichen Ziele beziehen sich auf Kompetenzen, die über den fachlichen Bereich hinausreichen. 1. Teamkompetenz - Arbeit in kleinen Gruppen. 2. Selbstlernkompetenz. 3. Wissenschaftliche Ergebnisse dokumentieren lernen. 4. Organisation der Arbeit und Zeiteinteilung, um das Arbeitspensum in der vorgegebenen Zeit bewältigen zu können. 5. Zuverlässigkeit und Pünktlichkeit. 6. Erlernen exakter und disziplinierter naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen