Mündliche Reifeprüfung aus Physik

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1 Mündliche Reifeprüfung aus Physik AG-Tagung Physik KPH Krems Mag. Ronald Binder

2 Übersicht 2 Was versteht man unter Kompetenzen? Kompetenzmodell Physik in der Oberstufe Klausurarbeit Themenpool Vorschlag Kompetenzorientierte Maturaaufgaben Mag. Ronald Binder

3 Was versteht man unter Kompetenzen? 3 Im Bundesgesetzblatt vom , in dem die Bildungsstandards geregelt sind, werden Kompetenzen folgendermaßen definiert: Kompetenzen sind längerfristig verfügbare kognitive Fähigkeiten und Fertigkeiten, die von Lernenden entwickelt werden und die sie befähigen, Aufgaben in variablen Situationen erfolgreich und verantwortungsbewusst zu lösen und die damit verbundene motivationale und soziale Bereitschaft zu zeigen. Mag. Ronald Binder

4 Gerhard Ziener formuliert die Ziele des Unterrichts folgendermaßen: 1) mehr wissen, 2) mit diesem Wissen etwas anfangen können, 3) und sich dazu verhalten können. ODER: 1) Kenntnisse, 2) Fähigkeiten, 3) Einstellungen. Mag. Ronald Binder 4

5 Quelle: M. Apolin, Kompetenzorientierter Unterricht Mag. Ronald Binder 5

6 Kompetenzmodell Physik 6 Anforderungsniveau N3 N2 N1 Inhalte des Oberstufenlehrplans Wissen organisieren Erkenntnisse gewinnen Schlüsse ziehen Handlungsdimension Mag. Ronald Binder

7 W: Wissen organisieren: Aneignen, Darstellen und Kommunizieren Innerphysikalisches Fachwissen E: Erkenntnisse gewinnen: Fragen, Untersuchen, Interpretieren Der Prozess, in dem physikalisches Fachwissen generiert wird, also z.b. durch Experimentieren S: Schlüsse ziehen: Bewerten, Entscheiden, Handeln Über innerphysikalische Zusammenhänge hinausgehende Aspekte. Mag. Ronald Binder 7

8 Wissen organisieren: Aneignen, Darstellen und Kommunizieren Ich kann einzeln oder im Team W 1 W 2 W 3 W 4... Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen.... aus unterschiedlichen Medien und Quellen fachspezifische Informationen entnehmen.... Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik in verschiedenen Formen (Bild, Grafik, Tabelle, Diagramm, formale Zusammenhänge, Modelle ) darstellen, erläutern und adressatengerecht kommunizieren.... die Auswirkungen von Vorgängen in Natur, Umwelt und Technik auf die Umwelt und Lebenswelt erfassen und beschreiben. Mag. Ronald Binder 8

9 Erkenntnisse gewinnen: Fragen, Untersuchen, Interpretieren Ich kann einzeln oder im Team E 1 E 2 E 3 E 4... zu Vorgängen und Phänomenen in Natur, Umwelt und Technik Beobachtungen machen und/oder Messungen durchführen und diese beschreiben.... zu Vorgängen und Phänomenen in Natur, Umwelt und Technik Fragen stellen und Vermutungen aufstellen.... zu Fragestellungen eine passende Untersuchung oder ein Experiment planen, durchführen und protokollieren.... Daten und Ergebnisse von Untersuchungen analysieren (ordnen, vergleichen, Abhängigkeiten feststellen), interpretieren und durch Modelle abbilden. Mag. Ronald Binder 9

10 Schlüsse ziehen: Bewerten, Entscheiden, Handeln Ich kann einzeln oder im Team S 1 S 2 S 3... Daten, Fakten, Modelle und Ergebnisse aus verschiedenen Quellen aus naturwissenschaftlicher Sicht bewerten und Schlüsse daraus ziehen. Bedeutung, Chancen und Risiken der Anwendungen von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen für mich persönlich, für die Gesellschaft und global erkennen, um verantwortungsbewusst handeln zu können. die Bedeutung von Naturwissenschaft und Technik für verschiedene Berufsfelder erfassen, um diese Kenntnis bei der Wahl meines weiteren Bildungsweges verwenden zu können. S 4... fachlich korrekt und folgerichtig argumentieren und naturwissenschaftliche von nicht-naturwissenschaftlichen Argumentationen und Fragestellungen unterscheiden. Mag. Ronald Binder 10

11 Variation einer Fragestellung zur mündlichen Reifeprüfung auf Basis des Kompetenzmodells Die Entwicklung von der CD zur Blu- Ray- Disc Die Datenspeichertechnologie schreitet immer weiter voran. Neben den häufig vorkommenden magnetischen Datenspeichern (HDD) gibt es aber vermehrt optische Speichermedien, die wesentlich unempfindlicher sind. Das mittlerweile verbreitetste Medium stellt hier die DVD (Digital Versatile Disc) dar, die die CD (Compact Disc) abgelöst hat. Natürlich möchte man die Speicherkapazität noch höher treiben. In diese Richtung führt die sogenannte Blu Ray Disc. Der grundlegende Unterschied zwischen diesen Medien liegt in der Verwendung von Schreib- Lese- Laserlichtquellen, deren Wellenlänge sich im Laufe der Entwicklung vom roten in den blauen Bereich des Spektrums verlegt wurde. Mag. Ronald Binder 11

12 Beobachten W1, E1: Wenn man die beigelegte CD oder DVD anschaut, so sieht man eine charakteristische Farberscheinung. Welche Unterschiede zwischen CD und DVD kannst du feststellen? Messen E1, E2: Wie könnte ein Versuchsaufbau aussehen, mit dem man die Wellenlänge des Lichtes eines Laserpointers messen könnte? Mag. Ronald Binder 12

13 Experimentieren E3: Bestimme mit Hilfe einer einfachen optischen Messung die Spurweite von CD und DVD. Mag. Ronald Binder 13

14 Dokumentieren W3: Fasse die Spurweite in Abhängigkeit von der Wellenlänge zusammen. (Wenn zwei Laserpointer mit unterschiedlicher Wellenlänge zur Verfügung stehen.) Stelle die Spurweite in Abhängigkeit vom jeweiligen Speichermedium anschaulich dar. Ordnen E4: Nach welchen Eigenschaften kannst du CD, DVD und Blu Ray ordnen? Mag. Ronald Binder 14

15 Interpretieren E2, E4: Welche physikalischen Grundlagen helfen dir, deine Messung zu verstehen? Wie kann man das Experiment erklären? Welche Schlüsse kannst du aus deinen Messdaten ziehen? Modellieren E4: Wie kann man den Effekt der Interferenz veranschaulichen? Welche möglichen Modelle der Lichtausbreitung können zur Anwendung kommen? Welches Modell eignet sich für die Erklärung am besten? Begründe! Mag. Ronald Binder 15

16 Präsentieren, Entscheiden W3, S1: Präsentiere deine Ergebnisse möglichst anschaulich und allgemeinverständlich. Warum sollte eine Blu Ray mehr Daten speichern können? Was steckt hinter dem Begriff Blu? Erkläre dein Ergebnis auf Basis deiner Untersuchungen. Mag. Ronald Binder 16

17 Implementierungen des Experiments: Demonstrationsexperimente, die den Kandidat/innen zur Illustration der Beantwortung dienen. Freihandexperimente, die während der Vorbereitungszeit auf jeden Fall und von jeder/m Kandidaten/in erfolgreich vorbereitet werden können. Einsatz von interaktiven Bildschirmexperimenten oder Applets. Eine interessante Variante, die das Experimentieren leichter integrieren lässt, ist folgende: Man stellt den Kandidat/innen einen Vorrat an Experimentiermaterial zur Verfügung, das aus vielen Bereichen stammt. Ein Teil der Aufgabenstellung ist nun, die geeigneten Objekte aus dieser Sammlung zu finden und diese zur Beantwortung der jeweiligen Aufgabenstellung fachgerecht zu verwenden. Mag. Ronald Binder 17

18 Naturwissenschaftliche von nicht-naturwissenschaftlichen Argumentationen unterscheiden S4: Quelle: Unterricht Physik, Argumentationsanlässe für den Mechanikunterricht Mag. Ronald Binder 18

19 Naturwissenschaftliche von nicht-naturwissenschaftlichen Argumentationen unterscheiden S4: Mag. Ronald Binder 19 Quelle: Unterricht Physik: Klimawandel

20 N 1 Anforderungsniveau I (reproduzierendes Handeln) Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten. N 2 Anforderungsniveau II (Kombination aus reproduzierendem und selbständigem Handeln) Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung der Fachsprache und der im Unterricht behandelten Gesetze, Modelle, Größen, Einheiten etc. beschreiben, untersuchen und bewerten können. N 3 Anforderungsniveau III (weitgehend selbständiges Handeln) Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Mag. Ronald Binder 20

21 Quelle: M. Apolin, Kompetenzorientierter Unterricht Mag. Ronald Binder 21

22 Mag. Ronald Binder 22

23 Mag. Ronald Binder 23

24 Klausurarbeit 24 Umfang und Inhalt der Klausurarbeit im Prüfungsgebiet Physik 20. (1) Im Rahmen der Klausurarbeit im Prüfungsgebiet Physik ist den Prüfungskandidatinnen und Prüfungskandidaten eine Aufgabenstellung mit drei oder vier voneinander unabhängigen Aufgaben aus unterschiedlichen Themenbereichen und Handlungsdimensionen schriftlich vorzulegen. Aufgaben mit praxisorientierten oder experimentellen Komponenten haben fiktive Messergebnisse zu beinhalten, die eine Lösung des theoretischen Teils der betreffenden Aufgabe auch bei fehlerhafter oder ungelöster praktischer oder experimenteller Teilaufgabe ermöglichen. (2) Die Arbeitszeit hat 270 Minuten zu betragen. (3) Bei der Bearbeitung der Aufgaben ist die Verwendung jener Hilfsmittel, die auch im Unterricht regelmäßig eingesetzt wurden, zulässig. Mag. Ronald Binder

25 Themenpool Vorschlag 25 Nachteile einer Einteilung in rein fachsystematische Themen: Vernetzungen und Querverbindungen schwer möglich Physiklehrplan der AHS-Oberstufe: Verstärkt Querverbindungen mit anderen Bereichen knüpfen. Viele Schlüsselfragen oder Experimente sind nur verständlich, wenn sie unter verschiedenen Aspekten diskutiert werden Anspruchsniveau einzelner Fachinhalte unterschiedlich Unterschiedliche Kapitel werden unterschiedlich gewichtet Forderung nach lernzielorientiertem Themenpool Mag. Ronald Binder

26 Übergreifende Themen Astronomie, Astrophysik und Physik und Biologie/Medizin Kosmos Berühmte Experimente Physik und Philosophie Energie und nachhaltige Physik und Sport Energieversorgung Erhaltungsgrößen Physik und Technik Felder Physik vom Ende des 19. Jahrhunderts bis heute Information und Strahlung Kommunikation Modelle und Konzepte Teilchen Modellierung und Simulation Vereinheitlichungen in der Physik Möglichkeiten und Grenzen der Physik Vermessung des Mikro- und Makrokosmos Naturkonstanten, ihre Bedeutung und ihre Anwendung Von der Naturphilosophie der Antike zur Naturwissenschaft der Neuzeit Naturphänomene Voraussagekraft von Theorien Paradigmenwechsel in der Schwingungen und Wellen Physik/ Entwicklung der Weltbilder Physik als forschende Wetter, Klima, Klimawandel Tätigkeit, Physik als Beruf Physik des 18. und 19. Zufall in der Physik Jahrhunderts Physik und Alltag Mag. Ronald Binder 26

27 Paradigmenwechsel in der Physik/ Entwicklung der Weltbilder Naturwissenschaftliche Arbeitsmethode am Beispiel des freien Falls Kopernikanische Wende Newton sche Gesetze Lichtstrahl, Lichtwelle, Photonen Atommodelle im Wandel der Zeit Kraft, Feld, Standardmodell Quantenmechanik nichtlineare Physik und Chaosphysik Spezielle Relativitätstheorie Allgemeine Relativitätstheorie Kosmologie Mag. Ronald Binder 27

28 Physik und Alltag Straßenverkehr (Bremsweg, Airbag, plastische Stöße, Beschleunigung, Reibung, ) Kommunikation und Unterhaltungsmedien (Mobiltelefonie, GPS, Videospiele, MP3- Player, Wii, Schallausbreitung, ) Wohnen, Haushalt und Freizeit (Kochen, Konservieren, Isolieren, ) Energieversorgung (Kraftwerke, Energiewandler, Wirkungsgrad, erneuerbare Energieträger, ) Gesundheit (Solarium, Lichtquellen, kosmische Strahlung, Grenzwerte, ) Mag. Ronald Binder 28

29 Kompetenzorientierte Maturaaufgaben 29 Leitfaden für die mündliche Reifeprüfung: Das Kompetenzmodell bildet den Rahmen zur Erstellung von Prüfungsaufgaben. Jedenfalls ist darauf zu achten, dass in einer Aufgabe wenigstens zwei der Handlungsdimensionen W, E und S vorkommen. Ebenfalls ist wichtig, dass das Anforderungsniveau der Aufgaben so gestaltet ist, dass eine Bearbeitung auf Niveau 3 möglich ist. Allerdings ist zu bemerken, dass sowohl der vorangegangene Unterricht als auch die Ausführungen des/r Kandidaten/in das Niveau festlegen und in der Regel keine Niveaueinstufung a priori vorgenommen werden kann. Mag. Ronald Binder

30 Mag. Ronald Binder 30 Fragen der Arbeitsgruppe

31 Mag. Ronald Binder 31 Fragen der Arbeitsgruppe

32 Mag. Ronald Binder 32 Fragen der Arbeitsgruppe

33 Mag. Ronald Binder 33 Fragen von M. Apolin:

34 Mag. Ronald Binder 34 Poolkalkulator von M. Apolin:

35 Fortbildungsangebote der KPH: Experimentierwerkstatt Naturwissenschaften IMST Mag. Ronald Binder 35

36 Wintersemester 2012/13: Schreibwerkstatt: Kompetenzorientierte Maturaaufgaben Geschichte der Physik Umweltphysik Physikunterricht im TMW NAWI-Schwerpunkttag: Prüfungskultur Sommersemester 2013: AG-Tagung 2013: Neue Reifeprüfung, Physik des Körpers und der Sinne Mag. Ronald Binder 36

37 Links: Materialien der AG-Tagungen und der Experimentierwerkstatt: Materialien von M. Apolin: bigbang.oebv.at Vertiefung und Kompetenzüberprüfung Matura&Co Informationen des BMUKK zur neuen Reifeprüfung: NAWI-Fortbildungangeboten an der KPH: Mag. Ronald Binder 37