Experimente im Physikunterricht Von Tobias Nau DP 2004

Inhalt Ablauf des Experiments Klassifikation physikalischer Schulexperimente Funktion der Schulexperimente Ratschläge für die Unterrichtspraxis Das Schülerexperiment Wissenschaftliche Untersuchung DP 2004

1. Schematischer Ablauf der experimentellen Untersuchung Problematisieren Hypothesenbildung Konstruieren Laborieren Deutung Rückführungen DP 2004

Problematisieren Begreifen einer Problemsituation Weckung eines Erklärungsbedürfnisses DP 2004

Hypothesenbildung Herstellung eines erklärenden Zusammenhangs Erfindung eines erklärenden Modells Formulierung einer Beziehung zwischen Ursache und Wirkung Theoretische Herleitung aus mehr oder weniger gut gesicherten Quellen DP 2004

Konstruieren Erstellung eines Plans zur Überprüfung der Hypothese durch eine Experiment Erfindung einer Apparatur Gedankliche Isolierung von Nebeneinflüssen Ausschaltung von Nebeneffekten Erstellung eines Plans zur Durchführung DP 2004

Laborieren Durchführen des Experiments nach erstelltem Plan Kontrolle der Versuchsbedingungen Konstanthalten der nicht zu variierenden Parameter Beobachtung und Beschreibung der Effekte Registrieren der Variablen DP 2004

Deutung Die beobachteten Effekte und Messwerte im Sinne der vorangegangenen theoretischen Überlegungen bedenken und bewerten DP 2004

Rückführungen Je nach Bewertung des Experiments können rückführende Schleifen zu den vorangegangen fünf Stufen stattfinden DP 2004

Rückführung 1 1. Problematisieren Rückführung 2 2. Hypothesenbildung 3. Konstruieren Rückführung 4 4. Laborieren Rückführung 5 5. Deutung DP 2004

2. Klassifikation physikalischer Schulexperimente Aspekt der Datenerfassung Aspekt der Organisationsform Aspekt der Unterrichtsphase Aspekt der Sachbegegnung Aspekt der Ablaufsform DP 2004

Der Aspekt der Datenerfassung Qualitative Datenerfassung Quantitative Datenerfassung DP 2004

Der Aspekt der Organisationsform Demonstrationsversuch des Lehrers Schülerversuch DP 2004

Der Aspekt der Unterrichtsphase Einstiegsversuche Erarbeitungsversuche Bestätigungsversuche Versuche zur Vertiefung oder zur Verständniskontrolle DP 2004

Der Aspekt der Sachbegegnung Freihandversuche Gedankenexperiment Modellversuche Simulationsversuche Versuche mit physikalischen Apparaturen und Messgeräten (Bestimmungsversuch) DP 2004

Übersicht über Einsatzmöglichkeiten DP 2004

Der Aspekt der Ablaufsform Parallelversuch Versuchsreihe DP 2004

3. Funktion der Schulexperimente Grundgedanken des Schulfachs vermitteln Aufbau fachspezifischer Betrachtungsweisen Mediendidaktisches Hilfsmittel DP 2004

Grundgedanken der Physik verdeutlichen Phänomene klar und überzeugend darstellen Konzepte veranschaulichen Grunderfahrungen aufbauen bzw. verschärfen Physikalische Arbeitsweisen einüben DP 2004

Aufbau fachspezifischer Betrachtungsweisen Physikalische Gesetzmäßigkeiten direkt erfahren Theoretische Aussagen qualitativ prüfen Schülervorstellungen überprüfen Physik in Technik und Alltag aufzeigen Physikalische Vorstellungen aufbauen Physikalische Gesetze quantitativ überprüfen DP 2004

Mediendidaktisches Hilfsmittel Denkanstöße zur Wiederholung oder Vertiefung geben Motivieren und Interesse wecken Nachhaltige Eindrücke vermitteln Meilensteine unserer Kulturgeschichte aufzeigen DP 2004

4. Ratschläge für die Unterrichtspraxis Ratschläge aus lernpsychologischer Sicht Ratschläge aus der Wahrnehmungspsychologie Ratschläge aus erzieherischer Sicht Ratschläge aus der Motivationspsychologie DP 2004

Lernpsychologische Sicht Können Zusammenhänge verstanden werden? Sind wichtige Teilschritte erkennbar? Reichen die vorhandenen Grundlagen aus? Entsprechen Darstellung und Symbol dem Begriffssystem der Schüler? DP 2004

Wahrnehmungspsychologische Sicht Gute Sichtbarkeit? Strukturierter Versuchsaufbau? Beschränkung auf das Wesentliche? Verschiedene Repräsentationen! Akzentuierung wichtiger Komponenten! DP 2004

Erzieherische Sicht Präzise Arbeit zeigen Auf Sicherheitsaspekte hinweisen und mustergültig befolgen Sachgerechten Umgang mit Geräten zeigen Verbrauchsmaterial angemessen entsorgen Korrekte Fachsprache DP 2004

Motivationspsychologische Sicht Schüler aktiv teilnehmen lassen Schülern bestimmte Aufgaben zuweisen Ablauf interessant gestalten, Spannung aufbauen, keine beobachtbaren Effekte verbal vorwegnehmen Individuellen Bezug zum Versuch z.B. durch Prognosenforderung stärken Reizvolle Schaltungen aussuchen (Lichtschranke, Bewegungsmelder) DP 2004

5. Das Schülerexperiment DP 2004

Zielrichtungen: Erwerb und der Anwendung fachspezifischer Handlungsschemata und experimenteller Fähigkeiten Verstehen physikalischer Gesetzmäßigkeiten und Begriffen DP 2004

Didaktische Relevanz: Entwicklung sozialen Verhaltens in Partner- und Gruppenarbeit Angemessene Einstellungen und Werthaltungen Größerer Handlungsfreiräume fordern gute Vorbereitung und selbstorganisierendes Lernen DP 2004

Vorteile des Schülerversuchs: Entsprechen dem Wunsch nach Eigentätigkeit Abwechslung der Unterrichtsform Erlernen des Umgangs mit technischem Gerät und der Datenerfassung Überwinden von Schwierigkeiten als wichtige Grunderfahrung DP 2004

Mögliche Schwierigkeiten: Großer Geräteaufwand Räumliche Probleme Größerer Arbeitsaufwand im Rahmen der Vorbereitung und der Betreuung Großer Aufwand an Unterrichtszeit Disziplinschwierigkeiten DP 2004

6. Wissenschaftliche Untersuchung nach Weltner/Warnkross 1969 DP 2004

Hintergrund: DP 2004

Ergebnisse: Lernerfolge deutlich am besten im Themengebiet der Schülerexperimente Langzeitlernerfolge signifikant besser im Themengebiet der Schülerexperimente Interesse und Spaß am größten im Themengebiet der Schülerexperimente DP 2004

Literaturangabe R. Götz, H. Dahnecke, F. Langensiepen Handbuch des Physikunterrichts, SekunderbereichI, Band1 Aulis verlag, Deubner&CoKG, Köln 1990 E. Kirchner, R. Girwidz, P. Häußler Physikdidaktik, Eine Einführung Springer Verlag Berlin,Heidelberg, 2001 Weltner, Warnkross Über den Einfluss von Schülerexperimenten, Demonstrationsunterricht und informierenden Physikunterricht auf Lernerfolg und Einstellung der Schüler, 1969 DP 2004