Experimente im Physikunterricht

Präsentation zum Thema: "Experimente im Physikunterricht"—  Präsentation transkript:

1 Experimente im Physikunterricht
Von Tobias Nau DP 2004

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

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

4 Problematisieren Begreifen einer Problemsituation
Weckung eines Erklärungsbedürfnisses DP 2004

5 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

6 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

7 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

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

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

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

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

12 Der Aspekt der Datenerfassung
Qualitative Datenerfassung Quantitative Datenerfassung DP 2004

13 Der Aspekt der Organisationsform
Demonstrationsversuch des Lehrers Schülerversuch DP 2004

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

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

16 Übersicht über Einsatzmöglichkeiten
DP 2004

17 Der Aspekt der Ablaufsform
Parallelversuch Versuchsreihe DP 2004

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

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

20 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

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

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

23 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

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

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

26 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

27 5. Das Schülerexperiment
DP 2004

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

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

30 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

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

32 6. Wissenschaftliche Untersuchung nach Weltner/Warnkross 1969
DP 2004

33 Hintergrund: DP 2004

34 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

35 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