VORSCHLÄGE FÜR DIE ERSTELLUNG EINES NEUEN OBERSTUFENLEHRPLANES

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1 VORSCHLÄGE FÜR DIE ERSTELLUNG EINES NEUEN OBERSTUFENLEHRPLANES (Basis: Realgymnasium) Diskussionsgrundlage Nachstehend sind dreidokumente zusmengefasst,die sich untereinander ergänzen bzw.auseinander hervor gegangen sind. Bitte um Ergänzung bzw.bearbeitung. Version: Inhalt 1. Grundsätzlicher Aufbau eines Physiklehrplans für die Oberstufe - Retzhof Grundsätzlicher Aufbau eines Physiklehrplans für die Oberstufe Bearbeitung Rath Grundkonzept Vorschlag Reichel...6 Seite 1

2 1. Grundsätzlicher Aufbau eines Physiklehrplans für die Oberstufe - Retzhof M AKROKOSM OS A STR O N O M IE M IK R O K O SM O S ENERGIE BEW EG U N G 5 Aufbau des Universum s Teilchenbild A tom aufbau Trägheit M asse Wärme mech.energie el.energie innere Energie Energieerhaltun g Bew egungsform en Geschw indigkeit Beschleunigung 6 5 Planetenbew egung und W eltbild Gravitation Kraft Gasgesetze Tem peratur Druck H ydro-und Aerom echanik Pot.Energie Akustik Optik Drehbewegung Kraft N ew ton 2 und 3 Schw ingung Welle 7 Atommodelle Aufbau der Materie Entstehung von Licht(elmag. Wellen) Elektrizität Magnetism us Ausbreitung elm ag. Wellen 8 Aufbau der Materie Relativitätstheorie Entropie Kosm ologie Nanophysik Quantenphysik Feldbegriff Standards Teilchenbild,A tom aufbau,trägheit,m asse, Wärme,mech.Energie,el.Energie,innere Energie, Energieerhaltung,Geschw indigkeit,beschleunigung,gravitation,kraft,tem peratur,d ruck, Kraft,N ew ton 2 und 3,Erhaltungsgrößen,... Seite 2 Wichtig:Energieerhaltun g und Minim ierung der Energie,M aximierung der Entropie und Optimierung (z.b.laufzeit beider Ausbreitun g von Licht)

3 Didaktische Grundsätze, Bildungsaufgabe,... (Reihenfolge ohne Wertung) Hinweis Physik istdie Lehre von der Natur (belebtund unbelebt) und bestehtdaher in der Erfassung der Natur mitallen Sinnen Physik istein Kulturgutund daher m iteine Basisfür unseren Wohlstand Die naturw issenschaftliche M ethode oder Denkw eise der Physik (zielgerichtetesdenken,sinnvolles Vereinfachen,Modellbildung,System begriff) istnichtein Ziel,sondern im m anenter Bestandteildes Physikunterrichtes Ausgangspunktbilden konkrete Phänom ene oder Beispiele ausder Erfahrungsw eltder SchülerInnen. Darauswerden die G rundkonzepte auch innerhalb einer sinnvollen Fachsystem atik erarbeitet (K ernstoff) Eine O rientierungshilfe können hierbeidie Rahm enkontexte dienen,die M uckenfuß vorgeschlagen hat Physik darfauch Spaß m achen! Vielfältiger Einsatz von Experimenten (alle möglichen Form en) Einsatz vielfältiger Organisationsform en desunterrichts Einbeziehung m ultim edialer M ittelzur Erklärung,Inform ationsbeschaffung und Vertiefung. Diese Arbeitwurde im Retzhofwährend der AG Physik-Jahrestagung kurz andiskutiert. Seite 3

4 2. Grundsätzlicher Aufbau eines Physiklehrplans für die Oberstufe Bearbeitung Rath M AKROKOSM OS A STR O N O M IE M IK R O K O SM O S BEW EG U N G UND K RAFT ENERGIE UND FELD 5 Länge,Zeit G rößenordnungen Aufbau des Universum s (Ü bersicht) Länge,Zeit G rößenordnungen Teilchenbild Atom aufbau (Ü bersicht) Bew egungsform en Geschw indigkeit, Beschleunigung Masse,Dichte Energieform en: mech.energie el.energie Energieerhaltung Leistung 6 5 Planetenbew egung und W eltbild Gravitation Drehbewegungen Kraft Newton 2 und 3 Tem peratur Druck Wärme,innere Energie Energieentwertung H ydro-und Aerom echanik Optik Schw ingungen,w ellen,akustik 7 elektrom agnetische Wellen Licht Ladung Modelle desstrom s Elektrische und magnetische Kräfte Induktion Strom kreise Elektrische Energie und Leistung Elektrischesund magnetischesfeld 8 allgem eine Relativitätstheorie spezielle Relativitätstheorie Aufbau der M aterie Kernphysik, Elem entarteilchen Kosm ologie Quantenphysik Standards vertiefte Übersichtüber Aufbau und Entwicklung Vertiefte Übersicht über Aufbau der Beschreibung und Erklärung der W elt Beschreibung und Erklärung der W elt desuniversum s,der Materie,Theorien, mithilfe des mithilfe desenergieund Feldbegriffs Seite 4 zugehörigen Theorien Messm ethoden und Bew egungs-und und Messm ethoden Anw endungen Kraftbegriffs

5 Alltagszusmenhänge (Rahmenkontexte) a. Sport,Bew egungen und Kräfte des(bzw.im ) menschlichen Körper b. Straßenverkehr c. Energiehaushaltdesm enschlichen Körpers d. Wetter und Klim a e. Energie und Um w elt f. Unsere Sinne:Hören und Sehen g. Medizin;M essungen menschlichen Körper h. Elektrosmog;Einflüsse von elektrom agnetischen Feldern aufbiologische System e i. Unsere Stellung im Universum j. Der Blick inskleinste:worausbestehtdie Welt? k. Science fiction,außerirdische,zeitreisen l. Unterhaltungs-und Inform ationstechnologien (C D,DVD,MP3,Internet,TV,Handy...) m.wie konnte man daraufkommen? Große Forscherpersönlichkeiten,Geschichte Didaktische Grundsätze, Bildungsaufgabe,... (Reihenfolge ohne Wertung) Der Unterrichtorientiertsich an den Alltagszus m enhängen.diese bilden das Fleisch desunterrichts, w ogegen die Fachsystem atik alseine ArtSkelettverstanden werden soll Die dargestellte Fachsystem atik istder verpflichtende K ernbereich desunterrichts.dieser solldie Standardsgarantieren,die alslangfristig bleibender Grundbildungsgehaltverstanden w erden. Physik istdie Lehre von der Natur (belebtund unbelebt) und bestehtdaher in der Erfassung der Natur mitallen Sinnen Physik istein Kulturgutund daher m iteine Basisfür unseren Wohlstand Die naturw issenschaftliche M ethode oder Denkw eise der Physik (zielgerichtetesdenken,sinnvolles Vereinfachen,Modellbildung,System begriff) istnichtein Ziel,sondern im m anenter Bestandteildes Physikunterrichtes Ausgangspunktbilden konkrete Phänom ene oder Beispiele ausder Erfahrungsw eltder SchülerInnen. Darauswerden die G rundkonzepte auch innerhalb einer sinnvollen Fachsystem atik erarbeitet (K ernstoff) Eine O rientierungshilfe können hierbeidie Rahm enkontexte dienen,die M uckenfuß vorgeschlagen hat Physik darfauch Spaß m achen! Vielfältiger Einsatz von Experimenten (alle möglichen Form en) Einsatz vielfältiger Organisationsform en desunterrichts Einbeziehung m ultim edialer M ittelzur Erklärung,Inform ationsbeschaffung und Vertiefung. Bemerkung Dieser Abschnittstellteine Bearbeitung von Gerhard Rath dar. Seite 5

6 3. Grundkonzept Vorschlag Reichel Grundsatz:Physik befasstsich mitden Gesetzm äßigkeiten der belebten und unbelebten Natur.Die Physik bietetfür Naturvorgänge eine Erklärungsmöglichkeitan,wobeikom plexe Vorgänge in sinnvoll vereinfachte Teilvorgänge zerlegtwerden (M odellbildung,system e). SIalsGrundlage für vergleichbare Zahlenangaben. Eine Vierteilung der physikalischen System atik in M akro-,m ikrokosm os,energie und Bew egung verschafft Überblick und gibtauch die großen Hauptrichtungen wider.diese vertikale Anordnung erm öglichtdie wiederholende Übung,da Konzepte geschultwerden und nichtgesetze (und Fachvokabel ).Die übliche system atische Ordnung der Physik isthier nichtdie Grundlage deslehrplanes!diese System atik und Ordnung istein besonderesm erkmalder Physik und kann im Laufe desunterrichtsm itaufgebaut werden,wobeiauch aufden zw iebelschalenartigen Aufbau der Theorien und die Konzentration auf übergeordnete Konzepte eingegangen werden soll. Ausdidaktischer Sichtisteine Gliederung in folgende 4 Ebenen sinnvoll:erfahrungsweltund Phänom ene (EP),G rundkonzepte (G K ),Wichtige physikalische Größen (PG ) und Auswirkungen und Anw endungen für U m w eltund Technologie (auch Bedeutung für dasw eltbild und alskulturgut) usw.(au T). Die nachfolgend aufgelisteten Inhalte sind (noch) nichtnach Jahrgängen geordnet. Makrokosmos Mikrokosmos Energie Bewegung EP GK Um w eltphysik,biophysik (M edizin),astronom ie,kosm ologie,sport Beobachtung mithilfsm itteln (indirekte Feststellungen) Wetter Gravitation und astronom ische G rundkenntnisse Energieverbrauch und Energiesparen DasWeltbild der Physik,Geschichte der Physik Technik und Technologie (Telekommunikation) Maximierung der Entropie Nanophysik Minim ierung und Erhaltung der Energie V erkehrserziehung Wetter Bew egungsarten Optim ierung der Laufzeit(W ellenlehre,optik) Masse und Erhaltung der Masse Erhaltungssätze (Energie,Im puls,ladung) Transportvorgänge Einschw ing-und Abklingvorgänge Rückkopplung Resonanz Newtonsche Axiom e der klassischen Mechanik Kraftkonzepte und W echselwirkung (stark,schw ach,elektrom agnetisch,gravitation) Seite 6

7 Makrokosmos Mikrokosmos Energie Bewegung Kosm ologie Relativitätstheorie Quantenm echanik Kern-und Teilchenphysik Welle Teilchen Inform ationsübertragung PG Gravitationskonstante (Fallbeschleunigung) Wellenausbreitung Energie,Leistung, (A rbeit) Tem peratur Weg,Zeit, Geschw indigkeit, Beschleunigung Im puls Druck M asse (D ichte) Kraft(Federkraft, Zentripetalkraft) Ladung (Strom stärke) Zerfallsgesetz (H albw ertszeit) El.Spannung W ärm ekapazität(h eizw ert) Feldstärke Elem entarladung Avogadrozahl Planksches Wirkungsquantum Zuordnung zu den einzelnen Gebieten der Physik Frequenz,W ellenlänge Lichtgeschw indigkeit AUT Hier sollten weitere Anw endungen und vertiefende Beispiele kommen vielleichtauch alserw eiterungsstoff. Seite 7

8 Wichtige physikalische Größen Geschw indigkeit,beschleunigung,zeit,energie (Arbeit),Leistung,Im puls,tem peratur,druck,m asse, Ladung,Spannung,Strom stärke,frequenz,w ellenlänge,dichte,zerfallskonstante (H albw ertszeit), W ärm ekapazität(h eizw ert),feldstärke Elem entarladung,gravitationskonstante,avogadrozahl,plankscheswirkungsquantum,g, Lichtgeschw indigkeit Wichtige Konzepte O ptim ierung:m inim ierung der Energie,M axim ierung der Entropie,O ptim ierung der Laufzeit(O ptik, Welle) Erhaltungsgrößen (M asse (?),Energie,Im puls,ladung) Nanophysik Weltbild der Physik durch die Jahrhunderte (K ulturgut!) Modellbildung und sinnvolle Vereinfachung Einschw ing-und Abklingvorgänge Rückkopplung Physik befasstsich mitden Gesetzm äßigkeiten der (belebten und unbelebten) Natur. Newtonsche Gesetze der klass.m echanik Kräfte Quantenphysik Relativitätstheorie Kosm ologie Astronom ische G rundkenntnisse Kern-und Teilchenphysik (R adioaktivität) Inform ation,transportphänom ene Bemerkung N euordnung desvorschlagesvom Retzhofmitdem Versuch einen didaktischen Aufbau einzubauen. Seite 8