Physikdidaktik in der Praxis

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1 Ernst Kircher Werner B. Schneider Physikdidaktik in der Praxis Mit zahlreichen Abbildungen Springer

2 Inhaltsverzeichnis 1 Alltagsvorstellungen und Physik lernen Beispiele für Alltagsvorstellungen Vorstellungen zu Phänomenen und Begriffen Vorstellungen über die Physik und über das Lernen Lehrervorstellungen Vorstellungen und Lernen Vorunterrichtliche Vorstellungen berücksichtigen Lernen Zur Rolle von Vorstellungen beim Lernen Konzeptwechsel Unterricht auf der Basis von vorunterrichtlichen Vorstellungen Anknüpfen - Umdeuten - Konfrontieren Unterrichtsstrategien, die Konzeptwechsel unterstützen Wärme - Temperatur - Energie Vorstellungen zum Teilchenmodell Anmerkungen und Literaturhinweise Abschließende Anmerkungen Literaturübersicht zu Alltagsvorstellungen 25 2 Mädchen im Physikunterricht Ein erster Überblick Die besondere Situation der Mädchen im Physikunterricht Einige Ursachen Ansatzpunkte für Mädchen gerechten Unterricht Zur Förderung der Mädchen im Physikunterricht Konkrete Unterrichtsvorschläge Die Interessenstudien des IPN Der BLK-Modellversuch Die Schweizer Koedukationsstudie Fehlende sinnstiftende Kontexte Fazit 46 3 Aktuelles aus Physik und Technik Quantenphysik in der Schule Grundlagen aus der klassischen Physik Übergang zur Quantenphysik Ohne Messprozess - Quanten pur" Zum Messprozess 53

3 VIII Inhaltsverzeichnis Das Superpositionsprinzip und die Stabilität der Atome Elementarteilchenphysik Die elementaren Teilchen Die vier fundamentalen Kräfte Zusammenfassung und Ausblick Literaturhinweise Kosmologie Die Kosmologie als Wissenschaft Das Kosmologische Prinzip Kinematische Folgerungen aus dem Kosmologischen Prinzip Dynamische Folgerungen aus dem Kosmologischen Prinzip Unsere Welt - ein Friedman-Kosmos? Die thermische Geschichte des frühen Universums Literaturhinweise Elemente der nichtlinearen Physik in der Schule Deterministisch und unvorhersagbar Chaotische Schwingungen Dissipative Strukturen Fraktale Quanteninformationsverarbeitung Einige Grundbegriffe der Quantenmechanik Einstein-Podolsky-Rosen- (EPR-) Paradoxon Kein Klonen von Quantenzuständen Quantenteleportation Ideen zur Realisierung von Quantencomputern Literaturhinweise Jenseits von Silizium - die neuen Halbleitermaterialien Elektronen im periodischen Potential eines Halbleiterkristalls Elektronenprozesse in Halbleitern und ihre Anwendung Zusammenfassung und Ausblick Aktuelle Methoden I - Projekte Die Sonne schickt uns keine Rechnung" - eine Projektwoche Physikalische und technische Grundlagen Überblick über das Unterrichtsprojekt Projektverlauf Schülerexperimente Zusammenfassung 164

4 Inhaltsverzeichnis IX 4.2 Das Projekt: Wir fotografieren mit einer selbstgebauten Kamera Projektvorbereitung: Abbildungen mit Linsen Gemeinsamer Start zu fünf Projekten Selbstbau von Fernglas, Arbeitsprojektor, Mikroskop und Diaprojektor Die Referate Ein Projekt im Unterricht? Projekt Induktionsmotore" Fachliches - Ideen für Schüleraktivitäten Lernvoraussetzungen für das Projekts Schüleraktivitäten in den Gruppen Abschließende Bemerkungen Aktuelle Methoden II - Lernzirkel Lernzirkel Einführung in die Akustik" Ziele, Lernbereiche und Stationen Fachliche Grundlagen Unterrichtsmaterialien Zur Evaluation des Lernzirkels Lernzirkel Laser" Lernvoraussetzungen, Inhalte und Organisation Elementarisierung und didaktische Rekonstruktion des Lasers Die Stationen des Lernzirkels Erfahrungen bei der Durchführung Aktuelle Medien Neue Medien im Physikunterricht Informationsangebote ordnen, Wissen vorstrukturieren Multimedia: Multicodierung und Multimodalität Freihandversuche im Physikunterricht Optische Phänomene Überraschendes vom Luftdruck Fallen und Gleiten Tricks im Alltag Schwingungen und Wellen Ein bisschen Elektrizität Einfache und schwierige Erklärungen Gespielte Physik - Spielerische Physik Konstruktionsspiele -technische Kreativität Gespielte Analogien - modellhaftes Lernen Sinnhafte Spiele - ursprüngliches Verstehen 278

5 X Inhaltsverzeichnis 7 Planung und Analyse von Physikunterricht Planungsmodelle - Unterrichtsentwurf - Unterrichtsstunde Planungsmodelle Der Unterrichtsentwurf Die Unterrchtsskizze Schritte offener Unterrichtsplanung Konstruktion und Bewertung von Physikaufgaben Einleitung Die Rolle von Aufgaben im naturwissenschaftlichen Unterricht Die Beurteilung von Aufgaben Ausblick Beispiel: Das Schmelzen des Nordpols Gesichtspunkte zur Analyse einer Unterrichtseinheit Unterrichtsbeobachtung Nachbesprechung - es ist noch kein Meister vom Himmel gefallen Analysekriterien für die 2. Phase der Lehrerbildung Abschließende Bemerkungen Videoanalysen in der Unterrichtsforschung Qualitative und quantitative Unterrichtsforschung Was hat Videoanalyse mit Beobachtung zu tun? Methodischer Kontext Technik der Videoanalyse Gütekriterien der Videoanalyse Videoanalysen zur kritischen Selbstreflexion des Unterrichts 346 Literaturverzeichnis 349 Personenverzeichnis 363 Stichwortverzeichnis 366 Autorenverzeichnis 375