Hundepfeife Daltonpfeife Tinitus ( )

Transkript

1 Was sllen die Schüler aus dem Physik-Unterricht mitnehmen? Die S müssen das Gefühl bekmmen, dass ihnen der Physikunterricht etwas bringt als Alltagsbezug als Fragen der S erst beantwrten, wenn sie diese Fragen auch stellen als differenziert unterrichten, damit swhl schwache S und auch hchbegabte Hchleister etwas Sinnstiftendes aus dem Unterricht mitnehmen. UND S mtivieren, die richtigen Fragen wirklich zu stellen. Hörbereich des Menschen abstrakt vrgetragen, mit einer Anlage gemessen, die viele S nicht durchschauen Mralpredigt bzgl. der Lautstärke beim MP3-Player negative Emtinen Hundepfeife Daltnpfeife Tinitus () Wahrnehmung und Messung Hör-Wahrnehmung und Messung sind ganz unterschiedliche Apsekte 1, 2, 3 Pfeifen usw. db-messung Schüler nehmen db-messgerät nacheinander mit 2db gehört zur 100fachen Energie Bandbreite der Wahrnehmbaren Intensität Amplitude, Peridendauer, Frequenz schnell eingeführt erste Frmel erste KA Schülerteams machen Vrhersagen, wvn die Peridendauer eines Fadens- und Federpendels abhängen kann alle Teams vermuten, dass die Peridendauer vn der Masse, Fadenlänge, Anstßkraft, Auslenkung, Luftwiderstand abhängt. Sie sind sich alle ganz sicher NUR mein skeptisches Gesicht (ich musste wirklich nicht viel sagen) prvzierte schn: Oh, jetzt bekmmen wir eine schlechte Nte, denn wir liegen whl daneben? Aufklärung: Jede Vermutung egal wie fremd sie wirkt ist in der Physik willkmmen wirklich JEDE! Die Leistung in der Physik besteht darin, auf der Basis der vrhandenen Vrstellungen (Therien, Mdellvrstellungen) Vrhersagen zu machen und diese dann im Experiment zu überprüfen. Jede Vrhersage ist willkmmen und wird im Experiment überprüft UND nur die Durchführung des Experiments und die Bewertung der Vrhersage - nachdem sie überprüft wurde entscheidet darüber, welche Nte man in dieser Aktin verdient. Die Mtivatin dieser paar Wrte war ungeheuer zwei Stunden wurde experimentiert man kann sich nicht vrstellen, wie überrascht, erstaunt, nachdenklich die S waren, als sie festgestellt haben, dass die Peridendauer beim Fadenpendel nur vn der Fadenlänge abhängt Differenzierung: Manche waren mit diesem Ergebnis einfach zufrieden manche kamen und fragten WARUM ist das s zwei Teams schauten sich ihre Messergebnisse genau an und frmulierten (Zitat): Die haben schn Recht, wenn sie sagen die Peridendauer hängt eigentlich nur vn der Fadenlänge ab kann es aber nicht sein, dass die Amplitude einen ganz kleinen Einfluss hat UND die Frm der Masse spielt auch eine winzige Rlle UND wenn wir den Luftwiderstand untersuchen könnten Meine Absichten: Kein Experiment hne Vrhersage Keine Frmel vr dem Physikverständnis Keine Klassenarbeitsvrbereitung durch Einüben vn Frmeln Blick kann nur ausschließlich auf Verständnisbildung gerichtet sein.

2 Wie schafft man es, dass die Schüler die Experimente selber planen? Das ist zu kurz gefragt entscheidend ist nicht die Durchführung eines Experiments völlig unwichtig ist die Durchführung eines ganz bestimmten Experiments. Wesentlich ist die Galileische Methde (ALLE Experimente sind Therie geleitet!) die prinzipielle Vrgehensweise eines Naturwissenschaftlers 1. bisherige Vrstellungen Hypthesen Mdellvrstellungen Therien sind die Grundlage für 2. Vrhersagen die man im 3. Experiment überprüfen kann Experiment wird geplant, rganisiert, durchgeführt und bewertet (sinnvlle Fehlerdiskussin) 4a Experiment hat die Vrhersage verifiziert Vertrauen in die bisherigen Vrstellungen, Hypthesen, Mdellvrstellungen, Therien WICHTIG: Keine Physik-Therie kann aus prinzipiellen Gründen niemals bewiesen werden 4b Experiment hat die Vrhersage falsifiziert Falsifikatin der bisherigen Vrstellung, Hypthesen, Mdellvrstellungen, Therien WICHTIG: Es besteht Handlungsbedarf Einschränkung der Therie auf bestimmte Randbedingungen (z.b. Einschränkung des falsifizierten Newtnschen Gravitatinsgesetzes der Einschränkung der falsifizierten Galile-Transfrmatin) ODER die bisherige Therie wird ganz verwrfen und durch eine neue ersetzt (z.b. Ersatz des falschen Bhrschen Atmmdells der Äthertherie der Wärmestfftherie Das sind Therien, die gänzlich falsch sind die auch innerhalb anderer Randbedingungen falsch sind die als gänzlich verwrfen werden. 1 Zurück zur Frage: Die S machen zu einer Thematik, Prblemstellung Vrhersagen und planen, rganisieren und führen ihre eigenen Experimente durch, mit denen sie ihre Vrhersagen überprüfen (siehe bige Ausführung zur Galileischen Methde) NICHT L-Experimente sndern IHRE Experimente Wie das knkret funktiniert wurde im Falle meiner Klassen 7a/b Fadenpendel & Federpendel ben beschrieben. Selbstverständlich ist die Lehrkraft dabei gefrdert z.b. Wie befestige ich den Faden an der Aufhängung Wie messe ich die Länge des Fadens Wie stppe ich die Zeit individuelle Betreuung, den in einigen Teams werden diese Fragen nicht gestellt und andere Teams brauchen Hilfe. Hinweis: Wenn in einem Team ein S weiß, dass man 10 der 20 Schwingungen misst und nicht nur eine Peridendauer dann fühlt sich dieser S völlig unterfrdert und demtiviert, wenn man das als Lehrervrtrag vr der Klasse ausbreitet als individuelle Betreuung 1 Ob man die S mit slchen Sackgassen der Physikgeschichte bilden kann der nur unnötig belastet, ist eine heiße didaktische Diskussin. Es steht außer Frage, dass wir die histrische Entwicklung der Physik reflektieren und mit den S diskutieren müssen Es ist aber eine wesentliche Frage, b wir die S wirklich in alle Sackgassen unserer Physikgeschichte jagen müssen und damit eventuell unüberwindbare Lernhindernisse aufbauen. Wesentlich: Wir Lehrkräfte müssen intensiv reflektieren, warum wir eine histrische Altlast (z.b. Bhrsche Atmmdell) im Unterricht thematisieren. Schlechte Argumente: Weil ich es genau s gelernt habe. der Weil ich es nicht anders verstehe. der Weil wir s schöne und teure Geräte in der Physiksammlung haben der Weil wir das bisher immer schn s gemacht haben

3 Welche Einstiege gibt es in die Selbständigkeit der Schüler? Wie kann ich beginnen, die Schüler zur Selbstständigkeit zu bringen a) zu Beginn in Klasse 7? Grundsätzliche U-Schritte 1. Präknzepte erfragen aufdecken aktivieren 2. Mtivatin Lehrerimpuls S-Frage Alltagsbezug 3. Prblemstellung Vrhersagen Experiment Bewertung 4. Lernzielkntrlle &. Ergebnissicherung Handut, Präsentatin, Prduktkrrektur und Bewertung 5. Anwendung Alltagsbezug 6. Evaluatin des eigenen Unterrichts: was habe ich gelernt was hat es mir gebracht Zur Frage direkt: Den Unterricht s gestalten, dass er hne Selbstständigkeit und Selbstverantwrtung der S nicht funktiniert UND damit Freiraum schaffen, in dem die Selbstständigkeit und Selbstverantwrtung überhaupt möglich ist. Ein Frntalunterricht der eine andere Unterrichtsfrm, in der die Lehrkraft immer und überall die Zügel in der Hand hat die Lehrkraft die Kntrlle über die Klasse besitzt, ist kein Freiraum für Selbstständigkeit der Selbstverantwrtung möglich Negativbeispiele: Wiederhlung des Stffes vr der Klassenarbeit ist kntraprduktiv wzu sll ich denn schn vrher lernen, vr der Arbeit sagt mir der L schn, was ich lernen sll und hinterher vergesse ich es hnehin Glbale Frmelsammlung, die der Lehrer liefert Themenabflge im Unterricht bestimmt alleine der Lehrer und die S werden überrascht und nicht infrmiert, WARUM, WAS, WIE gemacht wird Ttale Kntrlle des Unterrichts mündliche Nte hängt als Drhung über den S- Köpfen Suggestiver Frntalunterricht die S antwrten nicht das, was sie zu einer Frage meinen, sndern sie antwrten das, was der Lehrer hören will denn psitive Antwrten werden direkt der indirekt belhnt Fehler werden direkt der indirekt bestraft damit wird Lernen blckiert Psitivbeispiele: Die Teams frmulieren eigene Klassenarbeitsaufgaben, vn denen die besten in der KA drankmmen Schülerpräsentatinen werden nicht vm Lehrer wiederhlt und kmmen im Leistungstest selbstverständlich dran keine Frage! Fachinhalte und Fachmethden, die in der Teamarbeit gelernt wurden, werden nicht wiederhlt Präknzepte und Fragen der S bestimmen den kmmenden U-Abschnitt S dürfen wirklich mitreden dürfen Schwerpunkte wünschen Eigene Frmelsammlung, die auch in KA benutzt werden dürfen keine glbale vm Lehrer kntrllierte Frmelsammlung jeder trägt die Veranwrtung für seine Sammlung selbst Fehlerkultur jede Antwrt ist zu lben auch wenn der Inhalt falsch ist denn jeder Fehler ist eine Lernchance Wichtig: Die Galileische Methde lebt davn, dass alle Vrhersagen willkmmen sind, wenn man sie im Experiment überprüfen kann siehe ben! Es gibt kein richtig der falsch es gibt nur falsifizierte und verifizierte Vrhersagen! Trennen vn Lernphase und Bewertungsphase

4 Evaluatin des Unterrichts was haben wir gelernt was hat es uns gebracht was sll unbedingt s bleiben was wünschen wir uns anders Damit keine Missverständnisse aufkmmen: Ich halte nichts vn annymen Umfragebgen Wenn meine S kein Vertrauen haben, s dass ich nur ehrliche Antwrte bekmme, wenn sie annym eingesammelt werden, dann habe ich in meinem Unterricht versagt! Ich verlange als evaluierte Persn vn der kritiserenden Persn Verantwrtung Verantwrtung für die gemeinsame Sache ALSO müssen meine S lernen, wie man andere Menschen kritisiert dass man ihre Gefühle nicht verletzt dass man nichts kritisiert, an dem man nichts mehr ändern kann dass man nicht nur kritisiert, sndern die Kritik immer mit einer Alternative verbindet DENN was nützt eine Kritik an einem Umstand, den keiner vn uns ändern kann? Eine psitive Atmsphäre bekmme ich, wenn ich den Einwand einer Schülerin: Das habe ich aber jetzt nicht verstanden massiv lbe und nicht widerwillig entgegen nehme. Ich muss ständig damit rechnen, dass dieser Einwand kmmt und ich fühle mich dadurch nicht negativ berührt es gibt keine Lehrkraft, die ständig in jeder Stunde immer gleich verständlich ist Was in der Klasse 7a am Dnnerstag in der 7ten Stunde ptimal funktiniert führt zur bigen Schülerfrage in der 7b in der 8ten Stunde! b) In späteren Klassen, wenn sie bisher wenig selbständig unterrichtet wurden? Deutlich machen, dass man die Dinge anders sieht Deutlich machen, dass man das übliche Schulspiel (Suggestiver Frntalunterricht, der zu auswendig gelernten Frmeln führt, die man nur bis zur nächsten Klassenarbeit in Übungsaufgaben trainiert und dann effektiv ganz schnell wieder vergisst ) Deutlich machen, dass man das als Lebenszeitverschwendung einstuft und dazu ist mein Leben nun wirklich zu kurz UND dann den Unterricht siehe ben sinnstiftend rganisiert Umbruch mit den BS... was... wie ändern und warum? Das ist eine relativ glbale Frage und ich glaube nicht, dass ich sie erschöpfend beantwrten kann einige wesentlichen Punkte, die ich aus den Vrgaben ziehe Nachhaltigkeit z.b. durch Betnung der Strukturen und Analgien (aber nicht nur Wassermdell-Geschichte z.b. Antrieb-Strm-Widerstandsknzept in fast allen Themengebieten z.b. Energie fließt immer mit einer anderen mengenhaften Größe mit (das hat nix mit KPK zu tun!!! das ist Fachsystematik an jeder Hchschule) z.b. durch Anknüpfung an tragfähige Präknzepte z.b. Schwung/Wucht- Vrstellungen zu Impuls z.b. Wärmevrstellung zur Entrpie Fachmethden (Kmpetenz 1-6) haben den gleichen Stellenwert wie die Fachinhalten (Kmpetenz ab 7) Ich weiß, dass wir Physik-L gerne den Vrspann und alles vr den Inhalten überhaupt nicht lesen und nur die Inhalte als Basis für die Unterrichtsvrbereitung nehmen wesentliche Fachmethde KOMPETENZ Nr. 2 naturwissenschaftliche Arbeitsweise siehe ben Fehlerkultur Fehler sind Lernchance Fehler werden belhnt, wenn sie reflektiert werden Trennung vn Lern- und Bewertungsphase! 1. Spezifikatin der Anfrderungen 2. Übungsphase Lernphase 3. Testphase Bewertungsphase Schülerzentrierte Unterrichtsfrmen Teamarbeit Teamfähigkeit Keine Unseriösen Lernfallen z.b. Lehrer unterricht in der Atmphysik ein Energiestufenmdell ganz krrekt perfekt UND sie wissen aber genau, dass sie mit Energiestufen im Energieraum auf der Schülerseite Stufen im Ortsraum prvzieren und es dabei belassen. ( evtl. aus Bequemlichkeit )? Natürlich ist es krrekt, wenn man sagt, die Elektrnen werden auf eine höhere Energiestufe angehben UND man weiß genau, dass die S mit höher weiter außen assziieren und damit einen Unsinn lernen! neue Kmpetenzen

5 u.a. Wahrnehmung und Messung u.a. Strukturen und Analgien u.a. zeitgemäße Quantenphysik keine längst falsifizierten Mdellvrstellungen Gibt es ein (Leu-)Heft für die Relativitätstherie? ja LS-Heft Nr. 43 wie könnte eine Unterricht im Infrmatinsblck der Klasse 10 zur Relativitätstherie aussehen wie im Seminarkurs zur Allgemeinen Relativitätstherie Welche Bedeutung hat F=m a? Der vielfach getestete Weg (auch mein Weg) sieht flgende Schritte vr: 1. Schwung, Wucht Impuls 2. Alltagsbezug Impulsdefinitin.. p=m v Anwendung 3. Impulserhaltung Trägheitssatz 4. Impulsänderung durch Kraft F= Impulsänderung / Wirkungszeit 5. Histrischer Weg Darstellung der Newtnschen Axime auf dem Hintergrund der Impulserhaltung Wasser-Geschichte: (a) Wenn man Wasser in einen Eimer schüttet und kein Wasser aus dem Eimer nimmt, bleibt die Wassermenge im Eimer erhalten (b) Wenn man vn einem Eimer A Wasser in einen Eimer B schüttet, dann ist das Wasser, das im Eimer A fehlt im Eimer B. (c) Unter dem Wasserstrm versteht man eine bestimmte Wassermenge pr Sekunde, die z.b. unter einer Brücke hindurch fließt S übertragen diese Geschichte auf den Impuls Lehrer schreibt die Newtnschen Axime an die Tafel (übrigens F=ma ist die Kirchhffsche Frmulierung!) und die S rdnen (a), (b) und (c) diesen Aximen zu. Diskussin vn Naturknstanten (z.b. f G ) Diskussin vn Geräteknstanten (z.b. R techn. Widerstand ) Diskussin vn Prprtinalitätsknstanten Warum haben wir bei F ~m a die Prprtinalitätsknstante 1 Diskussin der SI- Einheiten UND Einrdnung vn F=m a als Definitinsgleichung der Einheit 1 Newtn Vektradditin verzichtbar? als Werkzeug an der richtigen Stelle z.b. Additin vn Geschwindigkeiten und Kräften aber kein Schwerpunkt über viele Unterrichtsstunden Verzichtbar nicht aber auch nicht die Übertreibung der bisherigen Lehrpläne Die Kraft ist eine der schwierigsten physikalischen Größen überhaupt Mit Blick auf die geringen Fähigkeiten, die man selbst bei Physik-Studenten nach dem Examen vrfindet, dürfen wir uns nicht wundern, wenn wir unsere Schüler mit Kraftzerlegung und Kraftadditin im Unterricht verlieren thermischer Energietransprt ein Pflichtthema? Um Missverständnisse vrzubeugen ich unterrichte nicht nach der KPK ich versuche nur sinnvll zu unterrichten! Dass ich dabei viele Elemente der KPK verwende, spricht für die KPK und nicht gegen mich! Die Einführung der Entrpie ist Pflicht UND ich persönlich halte es nicht für vertretbar, wenn ich die Wärmelehre in der herkömmlichen Art treibe, um dann die Entrpie am Schluss in einer mehr der weniger sinnvllen Art hinten anzuhängen. Das statistische Gesicht der Entrpie spreche ich in meinem Unterricht auch an ABER erst wenn ich zuvr ein hinreichendes Fundament gelegt habe. Alle meine

6 Erfahrungen aus meiner Sicht sprechen gegen eine herkömmliche Wärmelehre mit Zustandsüberlegungen (z.b. Flöhe auf Hunden) in der SI... UND alle meine Erfahrungen sprechen gegen einen Energieentwertungslehrgang zur Einführung der Entrpie. Aus anderen Themenbereichen der Physik wissen meine Schülerinnen und Schüler, dass zusammen mit der Entrpie immer eine andere mengenhafte Größe (Partnergröße) mitfließt. Ich unterrichte aber nicht das Energieträgermdell denn die Partnergrößen haben unterschiedliche Geschwindigkeiten und gehen unterschiedliche Wege Wärme kmmt in meinem Unterricht nur am Anfang vr in der Phase, in der ich die Präknzepte meiner S aufgreife Entrpie gehört in meinem Unterricht an den Anfang der Wärmelehre Die Entrpie ist die Partnergröße der Energie in der Wärmelehre, s wie Impuls die Partnergröße in der Mechanik und die elektrische Ladung die Partnergröße in der E- Lehre ist Als gibt es in der Wärmelehre swhl einen Entrpiestrm als auch einen Energiestrm (thermischen Energiestrm) Einfache Weg zu P = U I Mein Weg Teamarbeit Wie kann man zwei gleiche Lampen s schalten, dass sie mit ihren Sllwerten leuchten. Die Teams sllen die Helligkeit dieser Lampen als die Energiestrmstärke, die sie abgeben, diskutieren (natürlich weiß ich, dass die Lampen nicht nur Licht abgeben ) eventuell bleibt die Frage s ffen und steuert während der Teamarbeit mit Lehrerimpulsen der man stellt die Frage enger: Vn welchen physikalischen Größen hängt die Energiestrmstärke ab und wie sieht der funktinale Zusammenhang aus Selbstverständlich ist man mit sensiblen Lehrerimpulsen gefrdert hne die Schülerzentrierung aufzuheben Übliche Lösung: Die zwei Lampen kann man parallel schalten (dppelte Strmstärke bei einfacher Spannung... ) der man kann sie in Reihe schalten (dppelte Spannung bei einfacher Strmstärke)... Analg kann man das mit drei Lampen spielen... Dies führt dann direkt zu P = U I Parallel- und Reihenschaltung nötig bzw. verzichtbar? Parallel- und Reihenschaltung kmmt schn in den Naturphänmenen vr dann bei der Ptenzialeinführung und siehe ben bei der Energiestrmstärke und an vielen Stellen Es genügt abslut die Behandlung der Kntenregel (mit Behandlung des Hintergrundes: Ladungserhaltungssatz) und der Maschenregel (Energieerhaltungssatz). Impuls wann wie? Physik-BS verlangen in Klasse 7/8 eine qualitative Behandlung. In Klasse 9/10 dann die quantitative Behandlung p= mv und Δp=F Δt bzw. F = Δp/Δt und die Spezialfrmen F=m a und F=v (Δm/Δt) (z.b. bei Raketen)