Aktuelles aus der Arbeitsgemeinschaft

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1 Aktuelles aus der Arbeitsgemeinschaft AG-Tagung Physik KPH Krems Mag. Ronald Binder

2 Übersicht 2 Homepage der AG-PH in NÖ NEU Aktuelles aus der Physik Kompetenzmodell der Physik Klausurarbeit Themenpool Kompetenzorientierte Maturaaufgaben Mag. Ronald Binder

3 Homepage NEU 3 Mag. Ronald Binder

4 Aktuelles aus der Physik 4 Save the Date YO!tech Lust auf Technik Donnerstag, 20. Juni 2013 von Uhr Technisches Museum Wien, Mariahilferstraße 212, 1140 Wien Eintritt nach Anmeldung frei! Anmeldung: (Website & Programm werden laufend aktualisiert) Mag. Ronald Binder

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7 Kompetenzmodell Physik 7 Anforderungsniveau N3 N2 N1 Inhalte des Oberstufenlehrplans Wissen organisieren Erkenntnisse gewinnen Schlüsse ziehen Handlungsdimension Mag. Ronald Binder

8 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 8

9 Quelle: M. Apolin, Kompetenzorientierter Unterricht Mag. Ronald Binder 9

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11 Implementierungen des Experiments: Freihandexperimente, die während der Vorbereitungszeit auf jeden Fall und von jeder/m Kandidaten/in erfolgreich vorbereitet werden können. Mag. Ronald Binder 11

12 Implementierungen des Experiments: Demonstrationsexperimente, die den Kandidat/innen zur Illustration der Beantwortung dienen. Baue das Experiment laut Schaltplan auf und erläutere die Vorgänge. Abb: Sexl, Physik 7 Mag. Ronald Binder 12

13 Implementierungen des Experiments: 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 13

14 Implementierungen des Experiments: Einsatz von interaktiven Bildschirmexperimenten oder Applets. Mag. Ronald Binder 14

15 Experimentepool von U. Schmitzer Mag. Ronald Binder 15

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17 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 17

18 Klausurarbeit 18 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

19 Gegeben ist eine Luftspule (vgl. Abb. 1), an deren beiden Enden ein Messinterface angeschlossen ist, das alle 10 ms die anliegende Spannung misst und speichert. In der Mitte der Spule ruht ein Stabmagnet. Er wird in einem Teilversuch (A) schnell, in einem Teilversuch (B) langsam aus der Luftspule entlang der Spulenachse nach oben heraus gezogen. Für beide Teilversuche wurde der zeitliche Verlauf der Induktionsspannungen nacheinander aufgenommen und in Diagrammen (siehe Abb. 2) dargestellt. a) Erkläre mit Hilfe des Induktionsgesetzes das Entstehen einer Induktionsspannung bei diesem Versuch. b) Wie erreicht man durch Veränderungen experimenteller Parameter, dass größere Maximalwerte für die Induktionsspannung erzielt werden? Beschreibe drei Änderungen und begründe deine Aussagen. c) Vergleiche die beiden Teilversuche und entscheide welcher Teilversuch welchen Spannungsverlauf erzeugt? d) Ermittle für beide Fälle mit Hilfe des Diagramms näherungsweise die Änderungen des magnetischen Flusses ΔΦ und vergleiche die beiden Werte. Mag. Ronald Binder 19

20 Themenpool Vorschläge 20 Fachsystematische Einteilung Themenbereiche der Physik Klassische Physik Moderne Physik Mechanik Elektromagneti smus Newton's che Mechanik Spezielle Mechanik Elektrizit ät und Magnetis mus Maxwell's cher Elektromagnetis mus Mechanik der Trägheit Mechanische Kräfte Mechanische Wellen Statistische Mechanik Elektrizität Magnetismus Elektro-magnetismus Elektroma-gnetische Wellen Relativitätstheorie Quantenmechanik Atom- und Kernphysik Atom- und Festkörperphysik Kern- und Elementarteilchenphysik Newton'sche Axiome Erhaltungssätze Gravitationsgesetz Statik und Dynamik Schwingungen und Wellen Akustik Gastheorie Thermodynamik Elektrisches Feld Ohm'sches Gesetz Erzeugung von Magnetfeldern Magnetisches Feld Induktion Maxwell'sche Gleichungen Wellennatur des Lichts Optik Spezielle Relativitätstheorie Allgemeine Relativitätstheorie Welle-Teilchen-Dualismus Verschränkung, Determinismus Atomphysik Halbleiter, Chemie Kernphysik Elementarteilchen Mag. Ronald Binder

21 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 Mag. Ronald Binder 21

22 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 22

23 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 23

24 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 24

25 Weiterer Vorschlag Physik und Verkehr Physik und Sport Physik und Biologie/Medizin Astronomie Astrophysik und Kosmos Berühmte Experimente Mechanische Schwingungen und Wellen Elektrizität im Haushalt Thermodynamik Elektromagnetische Schwingungen und Wellen Energie und Energieversorgung Erhaltungsgrößen Felder Modelle und Konzepte Naturphänomene Paradigmenwechsel in der Physik Strahlung Teilchen Vermessung des Makrokosmos Vermessung des Mikrokosmos Voraussagekraft von Theorien Wetter, Klima, Klimawandel Kernphysik Raum und Zeit Mag. Ronald Binder 25

26 Kompetenzorientierte Maturaaufgaben 26 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

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29 Arbeitsgruppe zu kompetenzorientierten Fragestellungen in NÖ: Mag. Ronald Binder Mag. Sigrid Freinberger Mag. Peter Jillecek Mag. Manfred Lohr Mag. Hannes Robak Dr. Uschi Schmitzer Mag. Gerhard Stur Mag. Gerhard Woltron Mag. Herwig Zeiler Mag. Ronald Binder 29

30 Links: Materialien der AG-Tagungen sowie weitere Informationen: Materialien von M. Apolin: Vertiefung und Kompetenzüberprüfung Matura&Co Informationen des BMUKK zur neuen Reifeprüfung: Mag. Ronald Binder 30