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Vorlesung SoSe 2014 Einführung in die Physik Susanne Heinicke Juniorprofessorin. Institut für Physik und ihre Didaktik.

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Präsentation zum Thema: "Vorlesung SoSe 2014 Einführung in die Physik Susanne Heinicke Juniorprofessorin. Institut für Physik und ihre Didaktik."—  Präsentation transkript:

1 Vorlesung SoSe 2014 Einführung in die Physik Susanne Heinicke Juniorprofessorin. Institut für Physik und ihre Didaktik

2 Physik und die anderen Biologie Chemie Technik Mathematik Medizin Physik …

3 Überblick physikalische Themen in der GS Themen 1-2 Wasser Luft Wärme und Kälte Licht und Schatten Magnetismus

4 Überblick physikalische Themen in der GS Themen 3-4 Licht Feuer Wasser Luft Schall Stromkreislauf, Modelle und Sicherheitsregeln Kraftübertragung, Kräfte, Statik, Bewegung,, Beschleunigung, Wärme(dämmung) Energieumwandlung (Wasser, Wind, Licht, Kohle)

5 Inhalte der Vorlesung Wasser Luft Licht und Schatten Licht (Optik) Feuer Schall Mechanik: Kräfte Magnetismus Elektrizität (2x) Energieumwandlung Noch ein Termin frei

6 Thema 1 Die Welt aus Sicht der Physik Die Physik aus Sicht der Welt

7 Einstiegsfragen

8 Was ist Physik?

9 Antwort Physiker: „Physik ist, wenn man scheinbar einfache Sachen - die aber bei genauem Hinsehen ungeheuer kompliziert sind - so einfach wie möglich erklärt.“

10 Was ist Physik? Beispiel Trambahn am Hang

11 Was ist Physik? Beispiel Trambahn am Hang

12 Was ist Physik?

13 Modelle – ein wichtiges Werkzeug der Physik Hertz (1894): „Es ist die nächste und in gewissem Sinne wichtigste Aufgabe unserer bewussten Naturerkenntnis, dass sie uns befähige, zukünftige Erfahrungen vorauszusehen, um nach dieser Voraussicht unseres gegenwärtiges Handeln einrichten zu können … Das Verfahren aber … ist dieses: Wir machen uns innere Scheinbilder oder Symbole der äußeren Gegenstände, und zwar machen wir sie von solcher Art, dass die denknotwendigen Folgen der Bilder stets wieder die Bilder seien von den notwendigen Folgen der abgebildeten Gegenstände.“

14 Modelle – ein wichtiges Werkzeug der Physik Wann ist ein Modell ein gutes Modell?  Atommodelle

15 Modelle – ein wichtiges Werkzeug der Physik Wann ist ein Modell ein gutes Modell?  Atommodelle  Modelle für Licht

16 Der Modellbegriff SO M Verhalten informationelle Beziehung Analogie (Modell-)Original (O) jedes wie auch immer erfahrbare oder erkennbare Objekt/Phänomen kann Modelloriginal sein (Modell-)Subjekt (S) kann Modellbauer oder –nutzer sein Analogie Übereinstimmung von mindestens zwei voneinander unterschiedenen Objekten in mindestens einem ihrer Merkmale Informationelle Beziehung liegen vor, wenn Modellsubjekt einem Modelloriginal Informationen über ein Modell entnimmt oder in diesem speichert Modelle – ein wichtiges Werkzeug der Physik

17 Welt der naturwissenschaftlichen Modelle Welt der Phänomene (Realität) Gestaltungsspielraum a)der Wissenschaft b)des (Sach-) Unterrichts Diskrepanz in Anlehnung an Weizsäcker (1964) Modelle – ein wichtiges Werkzeug der Physik

18 Modelle und Veranschaulichungen im Elementar- und Primarbereich Rolle der Lehrkraft: Vermittlerposition zwischen Fachinhalt und Lernenden  Lernenden zuhören  Fachinhalt aufbereiten  Zugänge schaffen

19 Modelle – ein wichtiges Werkzeug der Physik Modelle und Veranschaulichungen im Elementar- und Primarbereich Wichtig:  adäquates fachliches Hintergrundwissen über Lerngegenstand im SU hinaus  Anschlussfähigkeit für Sekundarbereich

20 Mythen über Naturwissenschaften (McComas) Das war: Mythos 1: Naturwissenschaftliche Modelle repräsentieren die Realität.

21 Mythos 4: Es gibt eine allgemeine und universell einsetzbare Methode der Naturwissenschaften Mythen über Naturwissenschaften (McComas)

22 Was ist ein Experiment? Experiment in der Wissenschaft Experiment im Unterricht Unterscheidung notwendig! Experimente im Sachunterricht

23 Wissenschaftliches Experiment vs. Experiment im Unterricht Experiment in der Wissenschaft Experiment im Unterricht Ziel: Erkenntnisfortschritt für die Wissenschaft  neues Wissen durch Begründung, Bestätigung oder Verwerfung einer wissenschaft- lichen Hypothese Ziel: Erkenntnisfortschritt für die Lernenden  Reproduktion wissenschaftlich bekannten Wissens zu Bildungs- zwecken „wissenschaftliches Experiment“„(Schul-) Versuch“ Experimente im Sachunterricht

24 Das Experiment in der Wissenschaft „Das Experiment in der physikalischen Forschung ist ein wiederholbares, objektives, d.h. vom Durchführenden unabhängiges Verfahren zur Erkenntnisgewinnung. Unter festgelegten und kontrollierbaren Rahmenbedingungen werden Beobachtungen und Messungen an physikalischen Prozessen und Objekten durchgeführt.“ aus Kircher et al. (2010, 244) Experimente im Sachunterricht

25 motivationale Komponente Anschaulichkeit Möglichkeit der Weltbegegnung und Selbsterfahrung: haptisch, optisch, … Erkläre mir, und ich vergesse. Zeige mir, und ich erinnere. Lass es mich tun, und ich verstehe. Konfuzius Experimente im Sachunterricht

26 Mythos 13: Hypothesen werden erst zu Theorien, dann zu (Natur)Gesetzen. Mythen über Naturwissenschaften

27 Mythos: Von der Hypothese zum Gesetz BeobachtungHypotheseTheorieGesetz „nur eine Theorie“ Hypothesen behaupten Zusammenhang zwischen mindestens zwei Variablen. lassen sich z.T. in die Form mathematischer Sätze bringen. unzutreffende Annahme: Mythen über Naturwissenschaften

28 Mythos: Von der Hypothese zum Gesetz Gesetze sind strukturell mit Hypothesen identisch. können aus empirisch „bewährten“ Hypothesen hervorgehen. Theorien sind ganze Systeme von wissenschaftlichen Sätzen (Gesetzen). Relativitätstheorie Mythen über Naturwissenschaften

29 Mythos 6: Die Wissenschaft und ihre Methoden liefern absolute Beweise. Mythen über Naturwissenschaften

30 Mythos: Naturwissenschaften beweisen Naturwissenschaften können nicht beweisen  eine naturwissenschaftliche Theorie kann nur widerlegt, aber nie bewiesen werden „Schwanenbeispiel“ Theorie: Es gibt nur weiße Schwäne  Fund eines weißen Schwans: Bestärkung der Theorie, aber kein Beweis, da potenzielle Existenz eines schwarzen Schwans nicht ausgeschlossen werden kann.  Fund eines schwarzen Schwans: Widerlegung der Theorie (Falsifikation). Mythen über Naturwissenschaften

31 Mythos 15: Naturwissenschaft ist ein eigenbrötlerisches Bestreben. Mythen über Naturwissenschaften

32 Draw a scientist

33 26% of students drew a Lab coat 20% of students drew Eyeglasses 27% of students drew untamed hair 44% of students drew scientific tools (desk, table, test tubes) 51% drew a male scientist 27% drew a female scientist 22% drew no gender preference Beispiel Draw a scientist

34 Draw a scientist - warum ist das wichtig? Stereotypen festigen sich früh – schaffen Distanz zu Lebenswelt der Kinder Vor allem Mädchen können sich abgeschreckt fühlen

35 Mythen über Naturwissenschaften Mythos 9: Wissenschaftler sind besonders objektiv. Mythos 12: Naturwissenschaftliche Erkenntnis wird schnell und direkt akzeptiert.

36 Die Naturwissenschaft – ein objektives Streben nach Wahrheit?

37 Mythos 8:Die (Natur)Wissenschaft und ihre Methoden kann alle Fragen beantworten. Mythen über Naturwissenschaften


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