Peter Heering. Geschichte als Kontext von Experimenten

Transkript

1 Peter Heering Geschichte als Kontext von Experimenten

2 Konzeption Kontexte im Physikunterricht Geschichte im Physikunterricht Historische Experimente im Physikunterricht Geschichte der Physik als Kontext im Physikunterricht

3 Kontexte im Physikunterricht piko Als thematische Kontexte sollen lebensweltliche Fragestellungen aus Alltag, Technik und Gesellschaft verstärkt in den Unterricht integriert werden.

4 Kontexte im Physikunterricht piko Naturwissenschaftliche Grundbildung sollte als wesentlichen Bestandteil Einsicht in die grundlegenden Denk- und Vorgehensweisen moderner Physik und in die Rolle moderner Technologien integrieren. Exemplarisch werden Unterrichtseinheiten entwickelt, die Themen moderner Physik aufbereiten, wie z.b. Nanoscience, Mikrosystemtechnik, Quantenphysik, komplexe Systeme, Physik und Leben sowie Physik und Umwelt..

5 Kennzeichen der kontextorientierten Einheiten Es werden moderne Technologien thematisiert. Diese Technologien werden an Beispielen eingeführt, die den Lernenden aus ihrem Alltagsleben vertraut sind. Eine Reflektion der Erkenntnisgewinnung findet wenn überhaupt nur im Hinblick auf die eigene Tätigkeit statt. Damit ist ein Verständnis von Physik als wissenschaftlicher Disziplin nicht notwendigerweise gegeben.

6 Mögliche Zielsetzung historischer Ansätze Zentral sind diese Ansätze insbesondere im Hinblick auf die Kompetenzentwicklung im Bereich Nature of Science. Physik als menschliche Tätigkeit wahrnehmen Nobelpreisreden (Stinner) Stories about Science (Kubli, Klassen)

7 Mögliche Zielsetzung historischer Ansätze Zentral sind diese Ansätze insbesondere im Hinblick auf die Kompetenzentwicklung im Bereich Nature of Science. Physik als menschliche Tätigkeit wahrnehmen Physik als kulturelle Tätigkeit wahrnehmen Vorstellungen zum Aufbau des Universums

8 Mögliche Zielsetzung historischer Ansätze Zentral sind diese Ansätze insbesondere im Hinblick auf die Kompetenzentwicklung im Bereich Nature of Science. Physik als menschliche Tätigkeit wahrnehmen Physik als kulturelle Tätigkeit wahrnehmen Die zeitliche Begrenztheit und Bedingtheit physikalischer Erkenntnisse erfahren Licht als Teilchen, Licht als Welle, Licht ist weder Teilchen noch Welle

9 Mögliche Zielsetzung historischer Ansätze Zentral sind diese Ansätze insbesondere im Hinblick auf die Kompetenzentwicklung im Bereich Nature of Science. Physik als menschliche Tätigkeit wahrnehmen Physik als kulturelle Tätigkeit wahrnehmen Die zeitliche Begrenztheit und Bedingtheit physikalischer Erkenntnisse erfahren Die Entwicklung physikalischer Theorien nachvollziehen. Wärmetheorien (Phlogiston, Calorique, Energie) Säure-Base-Definitionen

10 Funktionen historischer Experimente Erkenntnistheoretische Aspekte des Experimentierens thematisieren Physikalische Konzepte verstehen Verstehen der Erkenntnisproduktion in der Physik ermöglichen

11 Rahmenbedingungen elektrischer Experimente im 18. Jahrhundert Das 18. Jahrhundert kann als das Jahrhundert der Aufklärung charakterisiert werden. Naturforschung trägt dazu bei, dass rationales Wissen über Natur abergläubische Vorstellungen ablöst. Naturforschung und Wissen über Natur gehört zu den Kennzeichen eines aufgeklärten Menschen. Zentrale Geräte bei diesen Aktivitäten sind die Elektrisiermaschine und die Luftpumpe.

12 Aus Copyrightgründen muss ich die Bilder leider entfernen, Sie finden die meisten aber bei Interesse im Internet. Historische Materialien werden Ihnen zukünftig auch über das Projekt Galilei zugänglich werden. Dieses Material wird aktuell entwickelt und zum Beginn des Schuljahres 2011/12 zur Verfügung stehen.

13 Öffentliche elektrische Experimente

14 Das Verständnis der Elektrizität im 18. Jahrhundert Elektrizität wird um 1600 wieder entdeckt. Mit dem Begriff wird charakterisiert, dass eine Reihe von Substanzen eine besondere Eigenschaft zeigen, wenn sie gerieben werden. Erste systematische Untersuchungen dieses Phänomens erfolgen zu Beginn des 18. Jahrhunderts. Elektrische Erscheinungen werden auf ein oder zwei elektrische Fluida zurückgeführt. Die voltaische Batterie wird 1799 erstmals beschrieben.

15 Elektrisieren im 17. Jahrhundert

16 Elektrisieren eines Knaben

17 Elektrische Experimente im Salon

18 Elektrisieren auf dem Jahrmarkt

19 Elektrische Experimente

20 Elektrisches Entzünden von Alkohol

21 Der elektrische Kussund seine Folgen

22 Der elektrische Kuss und seine Folgen In einem Gedicht an die Gräfin Brühl schildert Bose diesen Vorgang: Ein solch bezauberndes, anbetungswürdiges Kind Wird elektrifiziert, so schnell als wie der Wind [...] Ein aussereintzigmahl versucht ich es, und nahm Der Venus einen Kuß, doch Himmel wie bekam Mir solcher Frevel-Muth. Es schien, ein schmetternd Stechen Verdrehte fast den Mund. Die Zähne wollten brechen [...] So rast ein Zitterschmertz ihm nauf in das Gehirne. Die Zähne beben fast. Es schmettert in der Stirne.

23 Elektrisches Spielzeug

24 Elektrisches Glockenspiel

25 Funkenstrecke

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27 Die Leydener Flasche

28 Entladungskette

29 Gewitter als elektrisches Phänomen

30 Experimente mit Luftelektrizität

31 Experimente mit Luftelektrizität

32 Bewertung der elektrischen Experimente Im Allgemeinen gibt es kein elektrisches Phänomen, das man nicht perfekt imitieren kann, wenn man eine Verbindung herstellt zwischen einem elektrischen Drachen oder einer eisernen Stange, die sich hoch über das Haus erhebt, und einem isolierten Konduktor, und man kann dies in der gleichen Weise nutzen wie einen gewöhnlichen Konduktor einer Elektrisiermaschine Joseph Aignan Sigaud de la Fond: Précis Historique et Expérimental des Phénomenes Électriques (Paris 1781), 441

33 Modellexperimente

34 Experimente im Pantheon

35 Donnerhäuschen

36 Der Spaß hat ein Ende Ende des 18. Jahrhunderts wird Wissenschaft zunehmend professionalisiert. In diesem Zusammenhang entwickelt sich ein neuer Experimentierstil, der sich durch den Ausschluss der Öffentlichkeit auszeichnet. Neben dieser wissenschaftlichen Praxis gibt es aber auch im 19. Jahrhundert noch weiterhin wissenschaftliche Unterhalter.

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39 Coulombs Ergebnisse Erster Versuch: Nach Elektrisierung der beiden Kugeln mittels des Stecknadelkopfes hat sich die Kugel a von der Kugel t um 36 entfernt, während der Index des Mikrometers auf 0 steht. Zweiter Versuch: Nachdem der Aufhängedraht mittels des Knopfes o des Mikrometers um 126 gedreht worden ist, haben sich die beiden Kugeln auf einen schliesslichen Abstand von 18 einander genähert. Dritter Versuch: Nach Torsion des Aufhängedrahtes um 567 haben sich die beiden Kugeln bis auf 8½ genähert. Walter König (Hrsg.): Vier Abhandlungen über die Elektricität und den Magnetismus von Coulomb. Ostwald s Klassiker der exacten Wissenschaften Nr. 13, Leipzig 1890, S. 7f.

40 Coulombs Werte Mikrometerwinkel Abstand 1. Versuch Versuch Versuch 567 8,5

41 Coulombs Werte Mikrometerwinkel Abstand 1. Versuch Versuch Versuch 567 8,5

42 Coulombs Werte Mikrometerwinkel Abstand Torsion 1. Versuch = Versuch = Versuch 567 8, =576

43 Coulombs Werte Mikrometerwinkel Abstand 1. Versuch = Versuch = Versuch 9 Torsion

44 Coulombs Werte Mikrometerwinkel Abstand Torsion 1. Versuch = Versuch = Versuch =514

45 Geschichte der Physik als Kontext im Physikunterricht Der Einbezug ihrer Geschichte ermöglicht ein Reflektieren über naturwissenschaftliche Erkenntnisproduktion sowie ein Verständnis von Naturwissenschaft als kultureller Aktivität. Gleichzeitig werden soziale Interaktionen und Aushandlungsprozesse reflektierbar. Damit kann ein derartiger Ansatz eine wertvolle Ergänzung zu etablierten (und sinnvollen) Ansätzen wie etwa piko bilden.

46 Eine abschließende Bemerkung

47 Eine abschließende Bemerkung Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!