Behandlungstiefe im BP Physik 2016/17

Präsentation zum Thema: "Behandlungstiefe im BP Physik 2016/17"—  Präsentation transkript:

1 Behandlungstiefe im BP Physik 2016/17
Klassenstufen 9 und 10 ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

2 Grundlegendes über Behandlungstiefe
BP 2016/17 Physik: Die Schülerinnen und Schüler können … inhaltsbezogene (ibK) & prozessbezogene Kompetenzen (pbK) hier folgen Hinweise zur Behandlungstiefe einzelner ibK: Minimum der Behandlungstiefe wird angegeben, kein Maximum bei Kopplung an unterschiedliche pbK kann die Behandlungstiefe variieren (Schwerpunktsetzung), z.B. bei 2.1 (3) Experimente zur Überprüfung von Hypothesen planen (unter anderem vermutete Einflussgrößen getrennt variieren) 2.1 (6) mathematische Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen herstellen und überprüfen 2.1 (7) aus proportionalen Zusammenhängen Gleichungen entwickeln etc. Hinweise zu nicht im BP 2016/17 auftauchenden Begriffen Grundsätzlich gilt: Die Tiefe der Behandlung wird – je nach konkreter Unterrichtsgestaltung – von der einzelnen Lehrkraft bzw. von den Fachschaften festgelegt. Dadurch, dass die pbK immer an Inhalte gekoppelt werden müssen, kann man an einzelnen Stellen erheblich tiefer gehen, als dies in diesem Foliensatz geschildert wird. Der Foliensatz legt also nur das Minimum an Behandlungstiefe fest. Bsp.: Das Hookesche Gesetz kann sicher in einer Unterrichtsstunde behandelt und vertieft werden. Allerdings werden vermutlich viele Lehrkräfte hier eine schülerzentrierte Arbeitsphase durchführen und Schülerversuche durchführen lassen, z.B. auch, um die hier dargestellten pbK zu trainieren. In diesem Fall benötigt man im Unterricht vermutlich eher 2-4 Stunden. ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

3 Klasse 9 3.3.1 Denk- und Arbeitsweisen der Physik
3.3.2 Elektromagnetismus 3.3.4 Struktur der Materie ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

4 3.3.1 Denk- und Arbeitsweisen:
Die Schülerinnen und Schüler können … 3.3.1 (3) die Funktion von Modellen in der Physik erläutern (anhand des Teilchenmodells und der Modellvorstellung von Atomen) Hinweise: Teilchenmodell evtl. schon in Kl. 7/8 eingeführt Teilchenmodell auch in Chemie (-> Stoffe und ihre Teilchen); Absprache mit Chemie-Lehrkraft: Zeitpunkt und Behandlungstiefe zum Atommodell vgl. auch ZPG-Material Kl. 9/10 ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

5 Die Schülerinnen und Schüler können …
3.3.2 Elektromagnetismus: Die Schülerinnen und Schüler können … (3) Kennlinien experimentell aufzeichnen und interpretieren (zum Beispiel Eisendraht, Graphit, technischer Widerstand) sowie die Abhängigkeit des Widerstandes von Länge, Querschnitt und Material beschreiben Hinweise: Kennlinien: S-Experimente evtl. mit Messwerterfassung Spezifischer Widerstand: Begriff und Formel nicht erforderlich im Fokus steht die Erkenntnisgewinnung dorthin (je desto-Aussagen) ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

6 Die Schülerinnen und Schüler können …
3.3.2 Elektromagnetismus: Die Schülerinnen und Schüler können … (5) die elektromagnetische Induktion qualitativ untersuchen und beschreiben (6) mithilfe der elektromagnetischen Induktion die Funktionsweise von Generator und Transformator qualitativ erklären Hinweise: Induktionsphänomene in Mittelstufe wieder explizit aufgeführt Je desto-Aussagen ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

7 Die Schülerinnen und Schüler können …
3.3.2 Elektromagnetismus: Die Schülerinnen und Schüler können … (7) physikalische Aspekte der elektrischen Energieversorgung beschreiben (Gleichspannung, Wechselspannung, Transformatoren, Stromnetz) Hinweise: Behandlung in Verbindung mit der Leitperspektive BNE Wechselspannung: Phänomen steht im Vordergrund (keine Effektivwerte, Phasen etc.) Es genügt qualitativ: Einsatz von Wechselspannung und Transformator im Stromnetz Die Transformator-Gleichung wird nicht explizit verlangt ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

8 Die Schülerinnen und Schüler können …
3.3.2 Elektromagnetismus: Die Schülerinnen und Schüler können … (8) physikalische Angaben auf Alltagsgeräten beschreiben („Akkuladung“, Gleichspannung, Wechselspannung) Hinweise: Nutzen der Begriffe im Alltag soll klar werden: Typenschilder von elektrischen Geräten, Akkus … Perspektive: Verbraucherbildung Unterrichtsidee: Beratungsgespräch im Elektroladen ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

9 Die Schülerinnen und Schüler können …
3.3.2 Elektromagnetismus: Die Schülerinnen und Schüler können … (9) einfache elektronische Bauteile untersuchen, mithilfe ihrer Kennlinien funktional beschreiben und Anwendungen erläutern (zum Beispiel dotierte Halbleiter, Diode, Leuchtdiode, temperaturabhängige Widerstände, lichtabhängige Widerstände) Hinweise: „funktional“: Beschreibung der prinzipiellen Funktionsweise Dotierung kann, muss aber nicht Thema sein („zum Beispiel“!) Klammer gibt Hinweise zur Auswahl – ist aber keine verbindliche Themenliste ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

10 BP Chemie: 3.2.1.2 Stoffe und ihre Teilchen
3.3.4 Struktur der Materie: Die Schülerinnen und Schüler können … (1) die Struktur der Materie im Überblick beschreiben und den Aufbau des Atoms erläutern (Atomhülle, Atomkern, Elektron, Proton, Neutron, Quarks, Kernladungszahl, Massenzahl, Isotope) BP Chemie: Stoffe und ihre Teilchen Die Schülerinnen und Schüler können … (5) mit Atommodellen den Aufbau von Atomen und Ionen erläutern (Proton, Elektron, Neutron, Kern-Hülle-Modell, Schalen-/Energiestufenmodell, …) (6) den Rutherfordschen Streuversuch beschreiben und die Versuchsergebnisse im Hinblick auf die Entwicklung des Kern-Hülle-Modells erläutern (7) den Zusammenhang zwischen Atombau und Stellung der Atome im Periodensystem der Elemente erklären (… Ordnungszahl, Protonenanzahl, Elektronenanzahl, Neutronenanzahl, Massenzahl …) Hinweise: Atommodell in enger Absprache zwischen den Fachschaften Chemie und Physik (s. Chemie Stoffe und ihre Teilchen) Die Chemie-Standards im Bereich Atommodell sind für das Fach Chemie so grundlegend, dass sie im Regelfall schon vor der Einführung des Atommodells in Physik unterrichtet wurden. Umso wichtiger ist eine gute Absprache zwischen den beiden Fachschaften bzw. zwischen den einzelnen Chemie- und Physik-Lehrkräften. Einerseits sollten unnötige Redundanzen vermieden werden (beim Einstieg bestimmte Vorstellungen und Begriffe aus dem vorausgegangenen Chemie-Unterricht gezielt abfragen und darauf aufbauen), andererseits die bereit bekannten Begriffe und Vorstellungen wiederholt und vertieft werden, bevor weitere physikspezifische Konzepte darauf aufgebaut werden. ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

11 Die Schülerinnen und Schüler können …
3.3.4 Struktur der Materie: Die Schülerinnen und Schüler können … (1) die Struktur der Materie im Überblick beschreiben und den Aufbau des Atoms erläutern (Atomhülle, Atomkern, Elektron, Proton, Neutron, Quarks, Kernladungszahl, Massenzahl, Isotope) Hinweise: Atommodell in enger Absprache zwischen den Fachschaften Chemie und Physik (s. Chemie Stoffe und ihre Teilchen) in Physik aufgreifen und wiederholen: Grundsätzlicher Aufbau des Atoms, Kern-Hülle-Modell, Größenverhältnisse, Rutherford Elementarteilchen als Bestandteile von Kern und Hülle charakterisieren Wie der Blick in die Chemie-Standards verrät, können bestimmte Inhalte / Begriffe als bekannt vorausgesetzt werden und müssen daher in Physik nur noch kurz einmal wiederholt werden. Die Absprache zwischen Chemie und Physik ist vor allem deshalb so wichtig, weil bestimmte Modelle wie etwa das Schalenmodell ungünstig an bereits vorhandene Präkonzepte der SuS ankoppeln (s. Untersuchungen von Wiesner et al bis 1996) und Fischler und Lichtfeldt (1992): Mechanistische Vorstellungen werden unterstützt (fachlicher Widerspruch zur el.-mag. Abstrahlung der Atome) Orts- und Energieraum werden verwechselt (v.a. beim Schalenmodell), d.h. es wird ein vermeintlich anschauliches Modell angeboten, welches die SuS aber aufgrund der mechanistischen Vorstellungen fehldeuten ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

12 Die Schülerinnen und Schüler können …
3.3.4 Struktur der Materie: Die Schülerinnen und Schüler können … (1) die Struktur der Materie im Überblick beschreiben und den Aufbau des Atoms erläutern (Atomhülle, Atomkern, Elektron, Proton, Neutron, Quarks, Kernladungszahl, Massenzahl, Isotope) Hinweise: Problematische Schülervorstellungen zum Atommodell in Sek I: Mechanistische Vorstellungen zur Stabilität des Atoms („Kräftegleichgewicht“ zwischen Coulombkraft und Fliehkraft) Nachhaltig problematisch: Planetenmodell / Bohrsches Modell / Schalenmodell => Umdeuten zu „Ladungsverteilung“ oder „Antreffwahrscheinlichkeiten“ Nutzen eines Energiestufenmodells der Atomhülle (Schalenmodell aus der Chemie wird dadurch abstrahiert, die Dreidimensionalität als problematisch diskutiert) Empfehlungen im Sinne des Gender-Aspektes (keine Pflicht): Spektren, An- und Abregung der Atomhülle Historisches und Biographisches (Curie, Meitner) Fischler wies nach, dass die Modellebene in der Atomphysik am Ende von Sek II in den Schülerköpfen zu bemerkenswerten „Paralleluniversen“ führt, d.h. je nach Situation werden unterschiedliche Modell zur Erklärung herangeführt: Bei der Stabilität des Atoms dominiert eine mechanistische Vorstellung von kreisenden Elektronen, das Schalenmodell führt u.a. zu der Vorstellung von steigenden Atomradien mit steigender Anzahl der Protonen, das Argument, dass ein kreisendes Elektron ein el.-mag. Oszillator ist und damit el.-mag. Strahlung abgeben müsste, wird als nicht glaubwürdig eingeschätzt. Die Situation ist jedoch die, dass in der Chemie im Regelfall dennoch nicht auf das Schalenmodell verzichtet wird, weil dieses im Chemie-Unterricht zur Energiestufung hinführt. Eine Möglichkeit für den Physikunterricht der Sek I könnte darin bestehen, das bekannte Schalenmodell in Richtung „Ladungsverteilung“ oder „Antreffwahrscheinlichkeit“ ohne Lokalisierung des Elektrons darin zu deuten. Damit ist ein Energiestufenmodell möglich, welches dann die altersgemäße Erklärung von Spektren ermöglicht. Dies alles leistet u.a. auch das „Elektronium-Modell“ des KPK. Atomspektren werden vom BP nicht explizit verlangt, sie sind aber gerade vor dem Hintergrund eines gendergerechten Physikunterrichtes absolut sinnvoll. ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

13 3.3.4 Struktur der Materie: … Dabei erkennen sie, dass das Wissen über die Struktur der Materie nicht nur die Grundlage für […] Anwendungen ist, sondern auch Fragen der Kosmologie und des Lebens berührt. … Die Schülerinnen und Schüler können … (5) Kernspaltung und Kernfusion beschreiben (zum Beispiel Sterne) Hinweise: Nicht nur Risiken, auch Sterne und Kosmos als motivierende, schöne Themen nutzen Kernfusion prinzipiell: Bindungsenergie pro Nukleon (Diagramm) als Begründung im Fokus steht Energiegewinnung in Sternen keine technischen Details von Fusionsreaktoren erforderlich Empfehlungen zur Stärkung der Bewertungskompetenz (keine Pflicht): Historisches und gesellschaftliche Auswirkungen (Hiroshima, Fukushima …) ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

14 3.3.5 Mechanik 3.3.5.1 Kinematik 3.3.5.2 Dynamik
Klasse 10 3.3.5 Mechanik Kinematik Dynamik ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

15 Kinematik: Die Schülerinnen und Schüler beschreiben unterschiedliche Bewegungen mithilfe der kinematischen Grundgrößen verbal, in Diagrammen und funktional. Dabei unterscheiden sie insbesondere zwischen skalaren und vektoriellen Größen. Beim Aufzeichnen der Bewegung sowie bei der Auswertung nutzen sie auch digitale Medien (zum Beispiel Videoanalyse). Hinweise: Einsatz von Messwerterfassungssystemen z.B. mit Tablet (eingebauter Beschl.-Sensor) Videoanalyse: Visualisierung zeitl. Veränderungen vektorieller Größen ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

16 Die Schülerinnen und Schüler können …
Vektorgrößen: Die Schülerinnen und Schüler können … (4) zusammenges. Bewegungen mithilfe der Newton'schen Prinzipien erklären (unter anderem waagerechter Wurf) (5) die gleichförmige Kreisbewegung eines Körpers mithilfe der Zentripetalkraft erklären […] (5) Vorgänge aus Alltag und Technik mithilfe des Impulses beschreiben ( […]) Hinweise: Unterscheidung skalarer und vektorieller Größen Wurfbewegungen: Vektorcharakter der Geschwindigkeit Kreisbewegung: Vektorcharakter von Geschwindigkeit, Kraft (vollständige experimentelle Herleitung der Abhängigkeiten ist nicht intendiert) Impuls vektoriell Keine Spaltenvektoren! ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

17 Vektorgrößen Weitere Hinweise:
Impuls als Vektor, der in Richtung des Geschwindigkeitsvektors zeigt Vektorielle Impulserhaltung im zweidimensionalen Fall nur graphisch / qualitativ (z.B. Billardkugeln, Crashtest): Hinweis: ZPG-Materialien zu Vektorgrößen im Physikunterricht bzw. speziell Kräfteaddition in Kl.10 (Dr. M. Ziegler) ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

18 Vektorgrößen Die Schülerinnen und Schüler können … den Impulserhaltungssatz erläutern und zur quantitativen Beschreibung eines Prozesses anwenden (u.a. inelastischer Stoß, Rückstoßprinzip). Dabei wählen sie geeignete Zustände zur Impulsbilanzierung aus Hinweise: Berechnungen nur in eindimensionalen, einfachen Fällen: Zustand I z.B. total inelastischer Stoß Zustand II ZPG Physik StD'in Monica Hettrich

19 Vektorgrößen Weitere Hinweise: Rückstoßprinzip: Bewegungs- richtung
z.B. „Umkehrung“ des inelastischen Stoßes z.B. Astronaut im Weltall z.B. Raketenwagen qualitativ Film: ESA „Newton in space“ Gespannte Feder, Faden Zustand I Bewegungs- richtung Zustand II Entspannte Feder „Umkehrung“ inelastischer Stoß: Feder zwischen den Wagen, Faden, wird abgebrannt … Rückstoßprinzip ODER Astronaut im All, wirft Gegenstände von sich …. Esa „Newton in space“ ZPG Physik StD'in Monica Hettrich