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Kapitel 1 Frage 1

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Kapitel 1

Frage 1

Annahme: Unterricht an einer St¨adtischen Mittelschule mit gymnasialer Unterstufe und s¨amtlichen gymnasialen Schwerpunkten.

1. Welches Altersspektrum hat man vor sich?

Untergymnasium: 12-14 J¨ahrige; Grundlagenfach: 4. und 5. Klasse 14-19 J¨ahrige; Schwer- punktfach: 6.Klasse 18-21 J¨ahrige;

2. Nennen Sie je ein Stoffgebiet, das Sie nur mit Maturanden des Mathematisch- Naturwissenschaftlichen Profils bzw. nur in der Unterstufe behandeln w¨urden.

Begr¨unden Sie Ihre Wahl.

Ein gebiet der Maturanden des Mathematisch-Naturw. Profils w¨urde ich speziell den Dre- himpuls mit all seinen Facetten durchnehmen. Der Grund ist der, dass dieses Gebiet f¨ur den Grundlagenunterricht nicht geeignet ist, da er viel Zeit in Anspruch nimmt. In erweiternden Stunden f¨ur Math.-Nath. Maturanden aber ein sehr grosses Thema gibt indem man viele Ph¨anomene sehr sch¨on an einfachen Experimenten zeigen kann. (z.B. Drehimpulserhaltung) F¨ur den Unterricht des Untergymnasiums w¨urde ich vielleicht die Funktionalit¨at eines Au- tos erkl¨aren. D.h. wie funktioniert ein Motor, ein Alternator, warum muss man den Motor k¨uhlen, Funken¨ubersprung einer Z¨undkerze. Ich w¨urde alles sehr Ph¨anomenologisch behan- deln und versuchen den Sch¨ulern so einen ¨Uberblick ¨uber die ganze klassische Physik zu geben.

3. Beispiel eines Unterrichtsthemas, dass man f¨ur die selben Gruppen wegen der unterschiedlichen mathematischen Kenntnissen unterschiedlich behandelt.

• Newton-Dynamik Unterstufe ⇒Kr¨afte nur parallel/antiparallel Gymnasium⇒beliebige Richtungen, Addition: Trigonometrie

• Kinematik: Unterstufe⇒v=f racst,a= vt Gymnasium⇒v=dsdt,a= dvdt

• Arbeit: Unterstufe⇒W =Fs˙ Gymnasium⇒W =R

F ds

Frage 2

Zwei Beispiele wo man Repr¨asentationstrias einsetzen k¨onnte.

• Schwingungen/Oszillationen

– enaktiv: H¨upfen, Armschwingen: Beim Armschwingen sp¨urt man 1) dass man kaum Energie aufwenden muss, und dass 2) die Bewegungs- Energie in potentielle Energie und zur¨uck verwandelt wird.

– ikonisch: Graphische Darstellung der Armposition bzw. der Position eines Pendels (als Funktion der Zeit). Graphische Darstellung des Verlaufs von Bewegungs- und potenti- eller Energie mit der Zeit; ihre Summe ist konstant.

– symbolisch: Differentialgleichungmdxdt22 =−kx, L¨osungx(t) =Acosωt, etc.

• Schmelzw¨arme:

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– enaktiv: Eisklumpen und Beutel mit Eiswasser in je eine Hand nehmen. Beide sind gleich kalt, n¨amlich 0 Grad Celsius. Was f¨uhlt sich k¨alter an?

– ikonisch: Phasendiagramme

– symbolisch:Formel f¨ur Schmelzw¨arme ( spezifische Schmelz-und Verdampfungsw¨arme), Durchrechnen von Beispielen.

Frage 3

Suchen sie zwei Beispiele von Aufgaben zur Kinematik mit Alltagsbezug. Skizzieren Sie die beiden Beispiele und erl¨autern sie in welcher Unterrichtsphase Sie sie einsetzen w¨urden.

1. Unterstufe: Radarbild Flug¨uberwachung Auf dem Radarbild sind Position, Flugh¨ohe und Ge- schwindigkeit von Flugzeugen eingezeichnet. Wie muss man die Flugzeuge dirigieren, damit keine Gefahrensituationen entstehen? Die Sch¨uler m¨ussen sich ¨uberlegen, zwischen welchen Flugzeugen Zusammenst¨osse erfolgen k¨onnen (aufgrund der gegebenen Positionen, Richtun- gen und Geschwindigkeiten). Solche Flugzeuge m¨ussen auf andere H¨ohen dirigiert werden.

Einsatz: Nach Einf¨uhrung der Geschwindigkeit v = s/t.

2. Grundlagenfach: Regristrierstreifen einer Lokomotive kann man auswerten. Auf dem Streifen sind Angaben wie Zeit und Geschwindigkeit aufgetragen. Die Sch¨uler k¨onnen so die fahrt eines Zuges rekonstruieren.

Einsetzen: Man kann dies als Bsp. bringen gleich nach der Einf¨uhrung in die Kinematik.

Frage 4

Es gibt 3 Interessenbereiche von Sch¨ulern und 3 auf diese Bereiche unterschiedlich ansprechende Interessentypen. Nennen sie 3 verschiedene Teilbereiche der Kinematik die vermutlich bei einem hohen Anteil der Sch¨ulerinnen und Sch¨uler aus Interesse stossen. Begr¨unden sie Ihre Auswahl, indem sie Bezug auf die Ergebnisse der genann- ten Studie nehmen.

• 3 Interessenbereiche:

1. Physik und Technik 2. Mensch und Natur 3. Gesellschaft

• 3 Interessentypen

1. Typ A: Interesse f¨ur alle Interessenbereiche. Eher Bube, gut in Physik. Lernt auch Physik um der Physik willen. ca. 20%.

2. Typ B: Interesse haupts¨achlich f¨ur Mensch und Natur. Gleich viele Buben und M¨adchen, mittlere Noten. Interesse f¨ur praktische Seite der Physik (Ger¨ate bauen, Naturerschei- nungen) ca. 55%.

3. Typ C: Interesse v.a. f¨ur Gesellschaft (soziale Folgen von Physik und Technik), einge- schr¨ankt auch f¨ur Mensch und Natur. Eher M¨adchen, schlechtere Noten. Interesse an Physik, wenn pers¨onliche Bedeutung erkannt wird (z.B. Medizin). ca. 25%.

• Wenn man die Sch¨uler beiMensch und Natur abholen kann, kann man davon ausgehen, dass sich ca. 75% einer Klasse ohne Schwerpunktfach in den Naturwissenschaften daf¨ur interes- siert.

• 3 Teilbereiche der Kinematik aus “ Mensch und Natur“

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1. Freier Fall: Berechnung der Geschwindigkeit nach 2, 10, 50 m. Schwerelosigkeit im freien Fall. Dass der freie Fall in den Bereich Mensch und Natur geh¨ort, muss man nicht erkl¨aren. Sind Kletterer oder Bergsteiger unter den Sch¨ulern, ist dieses Thema f¨ur sie von unmittelbarer Relevanz.

2. Wurfbewegungen: Ball, Speer, Gewehrkugel, Rakete (Variation der Abschussgeschwin- digkeit) Wurfbewegungen kennt man aus dem Alltag. Gewisse Dinge (z.B. Wurfbewe- gung = horizontale konstante Bewegung + vertikale Beschleunigung) kann man auch experimentell zeigen. Die Gewehrkugel macht eine bedeutend flachere Parabel als ein Fussball, da sie viel weniger Zeit ben¨otigt (1/2gt2 ist kleiner). Dennoch muss man das Gewehr verschieden einstellen, ob man nun auf 300 m oder nur auf 50 m schiesst.

3. Addieren / Subtrahieren von Geschwindigkeiten: Flugzeug im Jetstream, Piccards So- larflugzeug im Wind, Schiff auf dem Fluss / im Golfstrom, Schwimmer im Fluss Der Bezug zu Mensch und Natur ist auch hier klar. Das letzte Beispiel (Schwimmer) kann sozusagen enaktiv erfahren werden.

Kapitel 2

Frage 1

Vergleiche die in der Quelle beschriebenen Vorgehensweisen, um den Begriff Masse im gymnasialen Unterricht einzuf¨uhren. Vergleichen und beurteilen sie die beiden Vorgehensweisen.

1. Formulieren sie 2 selbst gew¨ahlte Gesichtspunkte nach denen sie die Methoden vergleichen wollen. Die Gesichtspunkte sollen f¨ur guten Physikunterricht in ei- ner von Ihnen vorgegebenen Situation (Klasse, Schultyp, Stufe) relevant sein.

• Physik: Die Masse in der Newton?schen Bewegungsgleichung F = ma ist die tr¨age Masse (Tr¨agheit eines K¨orpers). Folglich sollte die Massendefinition ¨uber die Tr¨agheit gehen.

Die Balkenwaage-Methode misst die schwere Masse. Es ist a priori gar nicht klar, dass beide Massen dasselbe sind!

• Vorverst¨andnis: Die Sch¨uler konstruieren ihr Wissen aufgrund ihrer vorhandenen All- tagsvorstellungen. Diese beziehen sich hier auf das W¨agen. Definiert man nun die Mas- sen mit Waagen, ist die Gefahr gross, dass Masse mit Gewichtskraft verwechselt wird.

Tut man dies hingegen via Tr¨agheit, und f¨uhrt erst sp¨ater die Gewichtskraft F = mg ein, ist diese Gefahr geringer.

2. Beurteilen sie die beiden Vorgehensweisen nach diesen Gesichtspunkten (posi- tiv, negativ, abw¨agend, ...)

• Quelle 1 f¨uhrt die Masse effektiv ¨uber die Tr¨agheit (tr¨age Masse) ein. Dies finde ich von Vorteil, da damit die Verwechslung Masse ? Gewichtskraft unterbunden wird. Weiter ist diese Definition auch im Weltraum anwendbar (s. Skript).

• Leider geht Quelle 1 nicht auf die Unterscheidung von schwerer und tr¨ager Masse ein.

Dies h¨atte sie tun sollen, da die Sch¨uler sicher fragen werden, weshalb man denn nor- malerweise Masse (Einheit: Kilogramm!) mit Waagen misst. Dann h¨atte man auch die M¨oglichkeit gehabt, die Unterscheidung zwischen Masse und Gewichtskraft (das ist es ja, das die Waage eigentlich misst) klar zu machen.

• Quelle 2 unterscheidet hingegen zwischen schwerer und tr¨ager Masse. Aus der ?experi- mentellen Erfahrung, wonach die tr¨age und die schwere Masse eines K¨orpers einander proportional sind? wird jedoch vorgeschlagen, die Masse mithilfe einer Balken- oder

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Federwaage zu messen. Der Gefahr der Vermischung Masse ? Gewichtskraft wird am Ende des Textes begegnet. Meines Erachtens w¨are diese Gefahr geringer, wenn zuerst die tr¨age Masse eingef¨uhrt w¨urde. Ausserdem ist es eben die tr¨age Masse, die in der Newton?schen Bewegungsgleichung auftritt!

• Die Diskussion ¨uber Kilogrammprototyp, Einheiten etc. ist etwas langwierig und nicht unbedingt das, was einen Sch¨uler des Untergymnasiums anspricht.

• Mein Vorschlag:

(a) Einf¨uhrung der tr¨agen Masse (wie in Quelle 1)

(b) Einf¨uhrung tr¨age und schwere Masse, Unterscheidung und ¨Aquivalenz

(c) Daher kann man Massen auch mit Waagen bestimmen. Doch was misst die Waage?

Eine Kraft!

(d) Daher ist Masse nicht gleich Gewichtskraft

Frage 2

• geben die zum Thema newtonsche Gesetze ein Beispiel f¨ur Alltagsbezug, das Fehlvorstellungen der Sch¨uler in diesem Bereich verst¨arkt. Stellen die das vor- unterrichtliche Denkkonzept der Sch¨uler dar.

Vorunterrichtliche Fehlvorstellung: Kraft wirkt immer in Bewegungsrichtung.

Beispiele aus dem Alltag: Flugzeug, Schiff. Hier wirkt die Antriebskraft (Schraube, Trieb- werk) ja immer in Bewegungsrichtung, auch wenn das Flugzeug eine Kurve fliegt. Wegge- lassen hat man nat¨urlich Steuerruder, Fl¨ugel etc., auf die das Wasser / die Luft zus¨atzliche Kraft aus¨ubt.

• Skizzieren sie einen Unterrichtsablauf, der darauf angelegt ist einen Konzept- wechsel bei den Sch¨ulern zu bewirken.

1. Rakete im Weltraum: Was geschieht, wenn man das Triebwerk einschaltet? Sie be- schleunigt, aber ¨andert die Richtung nicht. Was muss man tun, um die Richtung zu

¨andern? Man m¨usste kleine Steuer- Triebwerke an der Seite haben. Sonst geht es nicht!

Wohin wirkt die Kraft der Steuertriebwerke? Nicht in Bewegungsrichtung, sondern in die Richtung der Bewegungs¨anderung.

2. Schiff im See: Wie ¨andert man hier die Richtung? Mit dem Steuerruder. Was f¨ur Kr¨afte wirken? 1) Die Schiffschraube, aber nur geradeaus! 2) Die Kraft des Wassers, das am Steuerruder vorbeistr¨omt (Figur!). In welcher Richtung? Seitlich, d.h. in Richtung der Bewegungs¨anderung.

Frage 3

Analysieren sie das in der Vorlesung erl¨auterte Beispiel “ Die Angst des Tormanns beim 11-Meter. Welche Elemente eines konstruktivistischen Unterrichts sind hier klar erkennbar, welche weniger?

4 Dimensionen

1. Individuelle Dimension

• Ankn¨upfen an Vorverst¨andnis

Ist nicht unbedingt gegeben, aber z.B. Billard

• Erm¨oglichen von Konzeptwechseln

Kommt auf die Konzepte von den fr¨uheren Lektionen an

• Selbst verantwortetes Lernen

Ist gegeben, da die Sch¨uler das Experiment selber machen

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• Zeit und Umgebung f¨ur aktives Lernen Ist Voraussetzung

• Strukturiertes Sachwissen

Fussball= Kugel, Impuls, Impulserhaltung, Energie, elastischer- und inelastischer Stoss, m¨ussen gegeben sein um das Problem zu l¨osen.

2. inhaltliche Dimension

• Alltagsbezug klar vorhanden

• Bezug zum Menschen

Fussball ist ein Gesellschaftsspiel

• Authentische, offene Probleme

Frage ist eigentlich gegeben und bietet nicht viele Freir¨aume.

• Exemplarisches Prinzip

Der Impuls wird schon sehr gut und ausf¨uhrlich erarbeitet.

3. sozial-kommunikative Dimension

• Kommunikation, Disput, Diskurs

Das Experiment ist in der Gruppe. D.h. viele Diskussionen

• Sich erg¨anzende Sozialform

Findet eigentlich nur in der Gruppe statt, keine Alleinarbeit

• verschiedene Rollen der Lehrperson

Lehrer ist eigentlich nur in der Rolle als Fachwissenschaftler da. (Nicht Lernberater oder Diskussionsleiter

• Zusammenarbeit der lernenden Ja

4. Unterrichtsmethodische Dimension

• vielf¨altige Unterrichtsformen Sehr gute Abwechslung

• Sch¨uler- und Lehrerexperimente Ja

• verschiedene Formen von Problemen

geh¨ort dazu, der Schwierigkeitsgrad ist mittelm¨assig

• Projektartiger UnterrichtEher Experiment

Frage 4

Skizzieren sie ein konstruktivistisches Modell im Bereich der Newtonschen Mechanik.

Geben sie zu jeder Dimension mind. 1 Element an, das sie besonders beachten w¨urden.

Erl¨autern sie kurz die Umsetzung im Unterricht.

Thema: Der freie Fall

1. individuelle Dimension: Das Vorverst¨andnis der Sch¨uler ist oft, dass im freien Fall keine Kr¨afte auf den K¨orper wirken. Macht man nun das Schwerelosigkeits-Experiment (man schmeisst einen l¨ochrigen Beh¨alter mit Wasser), wird diese Vorstellung noch verst¨arkt (da- bei wirkt nicht keine Kraft, sondern auf alle Wasserteilchen plus Beh¨alter dieselbe Kraft!).

Dieses Experiment wird nicht zu einem Konzeptwechsel f¨uhren.

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2. inhaltliche Dimension:: Zum Konzeptwechsel hinf¨uhren k¨onnte allerdings ein Diskurs. Wenn ein Gegenstand auf dem Tisch liegt, wirkt dann eine Kraft auf ihn? Nat¨urlich, die Gewichts- kraft. Woher kommt diese Kraft? Von der Erde. Wenn man den Tisch wegnimmt, wirkt die Kraft dann immer noch? Nat¨urlich, die Erde kann das ja nicht wissen. Was bewirkt denn nun diese Gewichtskraft? Dass der K¨orper runter f¨allt. Der Alltagsbezug ist klar.

3. sozial-kommunikative Dimension: Man k¨onnte die Sch¨uler diese Fragen nun diskutieren las- sen (indem man Bl¨atter verteilt oder an die Wand projiziert), z.B. in Zweier/Dreiergruppen.

Was passiert mit einem K¨orper der keine Kraft versp¨urt? Freier Fall?

4. unterrichtsmethodische Dimension: Ist es wirklich die Gewichtskraft F = mg? Dann m¨usste jeder Gegenstand gleich schnell fallen. Nun kommt das Schwerelosigkeitsexperiment ins Spiel.

Das k¨onnen die Sch¨uler auch selbst durchf¨uhren (und der Lehrer hofft, dass sich die Sauerei in Grenzen h¨alt...). Sch¨ulerexperiment.

Kapitel 3

Frage 1

Lernaufgabe: “ Leistungsmessung an einer Bohrmaschine“. Konstruieren sie eine Lernaufgabe die den Begriff des Wirkungsgrades klar machen soll. 5 Elemente der Checkliste m¨ussen vorhanden sein.Checkliste:

1. Halbneu

2. Schriftlich abgefasste Aufgabe 3. Hinweise zum Vorgehen

4. Einzel-, Partner- oder Gruppenarbeit 5. Verf¨ugbare Zeit

6. Massstab

7. Kontext von Lernaufgaben Lernaufgabe:

• Klasse:

2.Klasse Gymnasium, Grundlagenfach

• Voraussetzung:

Der Begriff der Leistung und der Energie sind bekannt.

• Inhalt:

– Das Experiment wird mit der Bohrmaschine vorgef¨uhrt.

– Die Sch¨uler bekommen eine Lernaufgabe, die sie anhand der gemessenen Resultate bearbeitet wird.

– Die Sch¨uler k¨onne zu zweit arbeiten.

– Zeit 20 min.

– 1. Aufgabe. Berechnen sie anhand der Werte die Leistung die Bohrmaschine. gegeben:

Drehzahl, Scheibendurchmesser, Kraft.P =M·ω.

– 2. Aufgabe Vergleichen sie die Leistung mit der Leistung, die Bohrmaschine aufgenom- men hat. Warum verschieden?

– 3. Aufgabe: Teilen sie die gemessene- durch die aufgenommene Leistung.

– 4. Aufgabe: Aussage des bekommenen Resultates.

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Frage 2

Sie bekommen eine Beschreibung einer Unterrichtssituation. Skizzieren sie einen “ Informierenden Unterrichtseinstieg“ von 3 bis 4 Minuten. 5 Elemente der Checkliste m¨ussen erkennbar sein.CHECKLISTE:

1. Thema 2. Lernziel

3. Gr¨unde f¨ur Lernziele 4. Stundenablauf

5. Wesentliches an der Wandtafel 6. Eventuell Mitplanung

7. IU kurz halten

8. Positive Erwartung ausdr¨ucken

9. Eigene Einstellungen zum Thema verbinden 10. Thema mit fr¨uheren/sp¨ateren Themen verbinden 11. Vorkenntnisse aktivieren

Frage 3

Motivationsphase: Stellen sie sich die folgenden Situationen vor und skizzieren sie eine aus Ihrer Sicht geeignete Motivationsphase f¨ur eine Einf¨uhrungslektion zum Thema

“ Energie“.

1. Eine intellektuell leistungsf¨ahige, aber nur m¨assig an Physik interessierte Klasse des Wirt- schaftprofils:

M¨assig an Physik interessierte Sch¨uler kann man am besten mit Alltagsbez¨ugen fesseln. Man k¨onnte z.B. einen Film zeigen bei dem bei einem Autocrash alle Insassen unverletzt ausstei- gen. Man berechnet dann die Energie, die der K¨oper beim Aufschlag aufnehmen mussten.

Aus dieser Energie berechnet man dann die H¨ohe aus welcher so ein Mensch springen m¨usste, um die gleiche Energie aufzunehmen.

2. Eine fleissige, interessierte, aber intellektuell nur m¨assig leistungsf¨ahige Klasse des neu- sprachlichen Profils.

Man kann einen Flaschenzug bauen und den Sch¨ulern so zeigen, dass Arbeit = Kraft mal Weg ist. Die Sch¨uler k¨onnen dann selber ziehen und merken dass die ben¨otigte Kraft mit dem Weg zu tun hat. Vor allem schwache Sch¨uler brauchen Beispiele, die sie selber erfahren k¨onnen.

Kapitel 4

Frage 1

In Quelle 3 fingen sie eine Pr¨ufung, die von einer Klasse der KZO geschrieben wurde.

Taxieren Sie die Aufgaben nach dem Schema von Bloom. Gehen Sie von plausiblen Annahmen ¨uber die Voraussetzungen aus.

6 Kriterien von Bloom

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• K1: Wissen (auswendig) Kenntnis bestimmter Sachverhalte

• K2: Verst¨andnis Umsetzung von Informationen

• K3: Anwendung Die Mehrzahl der ¨ublichen ¨Ubungsaufgaben f¨allt in diese Kategorie

• K4: Analyse Analyse von Elementen

• K5: Synthese ( Kreativit¨at) Herstellen eigenst¨andiger Kommunikation

• K5: BewertungBewertung aufgrund innerer /externer Kriterien Klausur:

1. a) Warum ist jede Kreisbewegung eine beschleunigte Bewegung... K1 b) Erkl¨aren sie warum ein Schienenbett in der Kurve geneigt ist.K1

2. Wie gross ist die Frequenz, die Winkelgeschw. eines Autoreifens von 72 cm bei 90 Km/hK3 3. Ein Satellit droht von 1200 km auf die erde abzust¨urzen.

a) Wie viele Uml¨aufe machte der Satellit pro TagK3b) W¨are es m¨oglich dass ein anderer Satellit die Erde mit doppelter Geschw. umkreist. Begr¨unden.K4

4. Kleinplanet Ida hat einen Mond mit Radius d = 1.5Km und umkreist auf dem Radius von 100Km Ida. Weisen Sie die Dichte nach. (Dichte der Erde= 3300Kg/m3 )K3

5. Kreisel: Beweisen Sie dass die Umlaufbahn nicht von der L¨ange der Schnur abh¨angt.K4

Frage 2

Die Kreisbewegung ist im Lehrplan nirgends aufgef¨uhrt. Wie erkl¨aren sie den Eltern, warum sie dieses Thema in der Klasse behandeln? Nehmen die Bezug auf alle Teile des Lehrplans und nennen sie 3 stichhaltige Argumente.Grobziele des Lehrplans, die die Kreisbewegung rechtfertigen

• Neugierde an physikalischen Fragestellungen wecken und f¨ordern

• Naturph¨anomene und eigene Experimente beobachten, beschreiben, erkl¨aren und ¨uberpr¨ufen

• Vorg¨ange beschreiben, beobachten, erkl¨aren Erkl¨arung

Die Kreisbewegung muss man unterrichten, da wenn man die Kreisbewegung der Erde um die Sonne nur begr¨unden kann, indem man etwas von Zentripetalkraft versteht. Die rotation der Erde um sich selber oder um die Sonne ist das Naturph¨anomen ¨uberhaupt. Kreisbewegungen kommen ¨uberall im Alltag vor und ein Gymnasiast sollte eine Kreisbewegung beschreiben k¨onnen.

Voraussetzung f¨ur das Verst¨andnis von Frequenz und Schwingungen.

Frage 3

Warum Physik: Erkl¨aren Sie einem Wirtschaftsgymnasiasten warum auch er Physik lernen sollte.

• Teil der Allgemeinbildung (z.B. Um mitsprechen zu k¨onnen, Politik), Keine Fachidioten ausbilden.

• Auch in der Wirtschaft sollte man eine Ahnung von Technik haben, da man z.B. Entschei- dungen ¨uber Kreditvergaben machen muss (z.B. W¨armestrahlung, Isolation von einem Haus, Was ist eine W¨armepumpe)

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• Daten analysieren. Braucht man in der Wirtschaft.

• Die Physik stellt immer Fragen. Konzepte finden, mit denen man eine Antwort finden kann.

• Beim Autokauf sollte man wissen dass bei grosser Leistung auch mehr Energie verbraucht wird d.h. mehr Benzin.

• Wenn sie Kinder haben und sie fragen warum die Erde um die Sonne geht. K¨onnen sie antworten.

• Im Physikunterricht lernen sie Diagramme lesen und interpretieren. ¨Uberall in der Wirtschaft vorhanden.

Frage 4

Drei Vor- und Nachteile eines Leitprogrammes

Vorteile

1. Abwechslung im Unterrichtsstil

2. Die Sch¨uler sind selber f¨ur den Lernfortschritt verantwortlich 3. Von Sch¨ulern gesch¨atzt, da sie als m¨undig betrachtet werden

Nachteile

1. Wenig Kontakt zur Klasse w¨ahrend der Bearbeitung 2. Oft fehlende Kontaktperson f¨ur Fragen

3. Unter umst¨anden weniger breites Informationsangebot f¨ur Sch¨uler

Welche spezielle Rolle w¨urde speziell in einer Klasse des Wirtschaftsgymnasiums wo Physik nicht sehr beliebt ist ein Lernprogramm eine Rolle spielen?

Ein Lernprogramm ist in ein Fundamentum und ein Additum unterteilt. D.h. interessierte Sch¨uler k¨onnen so mehr machen als Sch¨uler die nicht sehr in Physik interessiert sind. Es gibt Ihnen auch die M¨oglichkeit Selbst¨andigkeit f¨ur das Studium zu ¨uben. Abwechslung.

Kapitel 5

Frage 1

F¨ur eine Klasse des Untergymnasiums plane das letzte Quartal vor den Sommerferien.

10 Wochen Unterricht an 2 Stunden pro Woche. Nach den Sommerferien hat die klasse keinen Physikunterricht mehr.

1. Erstellen sie ein realistisches Zeitbudget. Welche Themen w¨urden wie lange dau- ern?

Es sind 10 mal zwei Stunden von denen man noch 4 Stunden abziehen sollte wegen Ausf¨allen.

D.h. es bleiben 16 Stunden zur Verf¨ugung. In den letzten Stunden wird die Elektrizit¨atslehre der Magnetismus und die Moderne Physik behandelt.

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Thema Zeitaufwand Einf¨uhrung in die Elektrizit¨atslehre. Einfache

Vorstellungsmodelle des elektrischen Stromes 2

Ladungen und el. Felder 1

Gleichstromkreis, Ohmsches Gesetz, Span- nung, Stromst¨arke, Widerstand

3 Elektronische Bauteile eines Computers (Di- oden, Transistoren)

1 Einf¨uhrung in den Magnetismus 1

Ph¨anomene des Magnetismus 2

Elektromotor und Generator 2

Atomphysik, Modell, Kerne, Licht etc. 4

Total 16

2. Auf welche Schwierigkeiten bei der Umsetzung des Plans stellen sie sich ein?

Die Behandlung des Gleichstromkreises w¨urden vielleicht mehr Zeit in Anspruch nehmen.

Ich h¨atte aber immer nicht die M¨oglichkeit, abstriche bei z.B. Elektronischen Bauteilen zu machen.

3. Nennen sie zwei m¨ogliche F¨alle und geben sie an wie sie darauf reagieren w¨urden?

1.FallIch untersch¨atze die Zeit, die ich f¨ur die Behandlung des Gleichstromkreises, Ohmschen- Gesetzes ect. brauche. Ich streiche die Stunde der Elektronischen Bauteile und wenn n¨otig noch eine Stunde der Atomphysik.

2. Fall Ich bin schneller als vorgesehen und mir bleibt vor der Atomphysik noch eine Stunde.

Diese Stunde w¨urde ich n¨utzen, um den Sch¨ulern noch einmal einen Gesamt¨uberblick ¨uber dieses doch sehr schwierige Gebiet zu geben. Wenn m¨oglich w¨urde ich noch den Supraleiter anschneiden und ein St¨uck Supraleiter schweben lassen.

Frage 2

Skizzieren Sie eine Schulstunde, in der die Sch¨uler das ¨Olfleck-Experiment anhand eines Sch¨ulerexperimentes durchf¨uhren m¨ussen. Geben sie die Klassenstufe, die Lern- voraussetzungen und den unterrichtlichen Kontext an.

• Klassenstufe 2. Gymnasialklasse

• LernvoraussetzungenDie Voraussetzungen sind, dass die Sch¨uler wissen, was ein Molek¨ul ist.

Sie kennen die verschiedenen Agregatszust¨ande und kennen den Atomaren Aufbau der Stoffe.

Weiter kennen sie die Begriffe mol und Molare Masse. Sie werden in der vorangegangenen Stunde eingef¨uhrt.

• Unterrichtlicher Kontext Das Sch¨ulerexperiment w¨urde sicherlich einen halbe Stunde in An- spruch nehmen. Ich w¨urde am Anfang der Stunde die Ziele des Experimentes aufz¨ahlen aber noch kein Wort ¨uber dies Avogardo-Zahl verlieren. Immer drei bis vier Sch¨uler m¨ussten das Experiment gemeinsam durchf¨uhren. Alle Anweisungen w¨urde ich auf ein Blatt schreiben mit einigen Tipps wie sie zu den gew¨unschten Resultaten gelangen k¨onnten. Die Sch¨uler k¨onnen nun das Experiment selber durchf¨uhren und probieren die Resultate zu berechnen.

Nach dem Experiment werden die Resultate diskutiert und die Avogardo-Zahl mit den Lite- raturwerten verglichen. Wenn noch Zeit bleiben w¨urde, kann man noch ein kleines Beispiel vorrechnen, wo man diese Avogardo-Zahl anwenden kann. Z.B. die Teilchen zahl von 1 kg Wasser bestimmen.

Frage 3

Puzzlemethode: ¨Uberlege dir ein Thema, dass sich f¨ur ein Puzzle eigenen w¨urde.

Energie. Eigentlich ist das Thema Energiesparen. Die Sch¨uler sollen sich mit dem Thema Energie

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auseinandersetzen und so einen Sinn f¨ur die Quantit¨at des Energieverbrauchs in ihrem allt¨aglichen Leben bekommen.

Klassenstufe und eventuell Schwerpunktfach

Diese Lektion w¨urde Sinn machen im Untergymnasium wie auch im Gymnasium. Ich w¨urde es im Grundlagenfach anwenden.

Arbeitsschwerpunkte, Zeitbedarf

Themen: Minenergiehaus, Solarzellen, Windr¨ader, W¨armepumpen, Hybriedfahrzeuge.

Die Sch¨uler sollen sich selbst¨andig zu Hause vorbereiten. Ich gebe allen gen¨ugend Material mit. Das Hauptaugenmerk sollen sie nicht auf die Funktionsweise haben, sondern auf den Ener- giespareffekt gegen¨uber anderen herk¨ommlichen Methoden. Die Expertenrunde findet dann in der n¨achsten Stunde statt und dauert dann die ganze Stunde. Die Pr¨asentation wird noch einmal eine gute halbe Stunde in Anspruch nehmen.

Frage 4

Konzipieren sie eine Unterrichtseinheit zum Thema K¨uhlschrank. Nennen Sie die 4 bis 5 wichtigsten Erkl¨arungsglieder stichwortartig. Kommentieren sie anschliessend diese Schritte im Hinblick auf die 3 Hauptkriterien f¨ur eine Elementarisierung.

1. Beim verdunsten oder verdampfen kommt es zu einer Temeraturerniedrigung.

• Beispiel mit dem Duschen.

• Fl¨ussigkeiten verdampfen auch unter der Siedetemperatur

• Umso schneller je tiefer der Siedepunkt

• Je niedriger der Druck desto schneller die Verdampfung, oder Ventilator der die Ver- dampfung beschleunigt.

Die Erkl¨arungen sind sicher fachgerecht, vor allem das erste Beispiel. Alle Sch¨uler wis- sen dass sie nach dem Duschen frieren aus Erfahrung. Sch¨ulergerecht, da die W¨arme- lehre schon behandelt wurde. Das Beispiel mit dem Ventilator ist ein gutes Beispiel um den Sch¨ulern plausibel zu machen, dass die Verdampfung so beschleunigt wird. D.h.

Zielgerecht, da man nun gut zum K¨uhlschrank verkn¨upfen kann.

2. Ein Kompressor wirkt als Saugpumpe

• Kompressor Funktionsweise wie Automotor nur umgekehrt.

Die Sch¨uler kennen den Automotor und k¨onnen anhand des Kolbens der nun angetrieben wird sich die Funktionsweise Vorstellen (fachgerecht, sch¨ulergerecht). Der Kompressor ist ein wichtiges Element des K¨uhlschrankes und das Element, das Energie verbraucht (zielgerecht).

3. Kondensation im Kompressor

• Der Kompressor wirkt auf der Ausgangsseite als Druckpumpe.

• Bei der Kondensation wird (Kondensations-)W¨arme frei, die K¨uhlfl¨ussigkeit k¨uhlt wie- der ab.

• Durch das Absaugen des K¨uhlmitteldampfes aus dem geschlossenen Verdampfer wird der Abk¨uhlungseffekt verst¨arkt. Dass der Druck erh¨oht wird beim komprimieren wis- sen die Sch¨uler aus der W¨armelehre (sch¨ulergerecht, fachgerecht, zielgerecht). Bei der Kondensation wird W¨arme abgegeben. Dies ist nicht so einfach zu erkl¨aren wie beim Verdampfen. Wobei es genau das Gegenteil ist =¿ sollte plausibel sein (Sch¨ulergerecht, fachgerecht, zielgerecht).

4. W¨armetransport

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• Die frei gewordene W¨arme wird ¨uber die K¨uhlrippen nach aussen abgegeben.

• W¨arme geht von Warm zu kalt.

• Mischrechnung.

• KonvektionDies sind alles Sachen, die den Sch¨ulern gel¨aufig sein und ist sicher nicht problematisch zu erkl¨aren. (Sch¨ulergerecht, fachgerecht, zielgerecht).

Kapitel 6

Frage 1

Werkstattunterricht ist in den unteren Klassenstufen klar anders als in den oberen.

Erl¨autern sie 3 Punkte die sie bei der Vorbereitung anders machen w¨urden.

1. Die ¨alteren Sch¨uler kann man besser alleine arbeiten lassen. Ich glaube, dass sie in einer solchen Stunde disziplinierter arbeiten w¨urden. D.h. Ich w¨urde f¨ur die Sch¨uler weniger zur Verf¨ugung stehen.

2. ¨Altere Sch¨uler kann man eher mit leicht Besch¨adigbahren Instrumenten arbeiten lassen. Sie haben vielleicht schon Erfahrung mit dem Umgang von z.B. Messger¨aten.

3. J¨ungere Sch¨uler neigen eher dazu, dass wenn niemand auf sie aufpasst, die Disziplin abhanden kommt. Ich w¨urde darauf achten, dass der Unterricht in nur einem Raum statt findet, wo ich die Kontrolle habe.

Frage 2

1. Die Sch¨uler werden so in selbst¨andigem Experimentieren gef¨ordert. Sie sollen sich Gedanken machen wie sie selbst¨andig Probleme l¨osen k¨onnen.

2. Die Sch¨uler m¨ussen so in einer Gruppe zusammen etwas konstruieren. D.h. sie m¨ussen sich auch gemachten Entscheiden unterordnen.

3. Die Sch¨uler haben so die M¨oglichkeit die gelernte Physik anzuwenden. D.h. sie erkennen einen Sinn des erlernten und k¨onnen ihr wissen ¨uberpr¨ufen.

4. Die Hoffnung besteht auch darin, dass die Sch¨uler Neugierde an physikalischen Fragestellun- gen entwickeln.

Frage 3

Vorgebliche Kontexte: Ein so genanntes Feigenblatt ist oft ein Einstieg in ein Thema.

Es werden Beispiele gebracht, die gar nicht realistisch sind aber die Sch¨uler moti- vieren. Suchen sie solch ein Beispiel in einem Lehrbuch und zeigen sie wie sie dieses Beispiel besser machen k¨onnten.

Beispiel:

Das Thema ist Energie. Der Lehrer fragt die Sch¨uler wie viel Schokolade ein Bergsteiger wohl essen muss, gen¨ugend Energie zu haben, um auf den Berg zu kommen.

Da der Bergsteiger auch Energie verbraucht wenn er z.B. mit seinem Partner spricht oder um die gegessene Schokolade zu verdauen, ist dies genau solch ein Feigenblatt.

Anstatt eines Bergsteigers k¨onnte man ja eine Luftseilbahn nehmen die eine gewisse Energie ver- braucht um etwas den Berg hinauf zu bringen.

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Kapitel 7

Frage 1

Geben sie zu 6 elektrischen Gr¨ossen je die Representation im Wasser- bzw. Skipi- stenmodell an.

1. Wassermodell: Spannung = Druckunterschied; Stromst¨arke = Durchflussmenge; Allgemei- ner Verbraucher= Turbine; Ladung = Wassermenge; Potenzial= Absoluter Druck; Leiter = R¨ohre

2. Skipistenmodell: Spannung = Gef¨alle; Stromst¨arke = Transportleitung; Drahtwiderstand

= Kippstangen-Slalompiste; Ladung = Skifahrer; Potenzial = H¨ohenunterschied; Leiter = Skipiste.

2 Vor-und Nachteile der jeweiligen Modelle f¨ur Anf¨anger im 10. Schuljahr.

• Wassermodell:

Vorteile: Im Unterricht kann man es zeigen. Alltagsbezug.

Nachteile: Es geht die globale Eigenschaft des Stromkreises verloren z.B. Reservoir lehrt sich

→Strom wird verbraucht. Nicht alles kann einleuchtend gezeigt werden z.B. Wechselstrom.

Unterschied des Spannungsabfalls bei Serie-bzw. Parallelschaltungen ist nicht erkl¨arbar beim Wassermodell.

• Skipistenmodell:

Vorteile: Alltagsbezug; Anschaulichkeit.

Nachteile: Kein Modell f¨ur Verbraucher ( Was ist meine Lampe?); Drahtwiderstand = Kipp- stangen Slalompiste ist nicht sehr einleuchtend.

Frage 2

Erl¨autern Sie 3 wesentliche Schwierigkeiten, denen wir als Lehrkr¨afte bei Jugendli- chen h¨aufig begegnen. Beschreiben Sie das fehlerhafte gedankliche Konzept an jeweils einem typischen Beispiel

1. Strom wird verbraucht. Bei zwei verschieden grossen Widerst¨anden welche parallel geschal- ten sind ist der Strom nach der Aufteilung vor dem Widerstand gleich gross, nach dem Widerstand jedoch verschieden gross (da im Widerstand verbraucht).

2. Batterie als “Stromreservoir“

3. Der Strom fliesst konstant, und ihm stossen entlang des Leiters gewisse Dinge zu. Was vorne passiert, interessiert den Strom weiter hinten nicht, er ist ja noch nicht da.

4. Ver¨andert man an einer Stelle etwas am Stromkreis, hat das keine globalen Auswirkungen.

Ein Widerstand mehr ¨andert die Spannungen ¨uber die anderen Widerst¨ande nicht.

Frage 3

Repr¨asentationstrias: Beschreiben Sie, wie Sie im Sch¨ulerpraktikum die Veranschau- lichung elektrischer Gr¨ossen f¨ordern w¨urden. Nennen Sie 3 Massnahmen und eine Idee, wie Sie die Wirkung der Massnahmen ¨uberpr¨ufen k¨onnen.

• Enaktiv: Strom sp¨uren, z.B. mit Ger¨at von CMC. Dann Bauen von Schalt- kreisen und Spannungen, Widerst¨ande messen. Vergleich mit Wassermodell aus Lektion.

• Ikonisch: Graphische Darstellung U = RI aus Messung aus einfachem Schaltkreis. Auch Serien-/Parallelschaltungen messen.

• Symbolisch: Ohm-Gesetz formulieren. Serien-/Parallelwiderst¨ande messen und berechnen.

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Frage 4

Welche fachlichen Bedingungen m¨ussen erf¨ullt sein, damit Sie dem Sch¨uler zu- bzw.

absagen? Sehen Sie sich zur Orientierung einige Maturit¨atsarbeiten zu physikalischen Themen an. Erl¨autern Sie mindestens 4 f¨ur Sie wichtigen Kriterien, die bei der Fest- legung des Themas erf¨ullt sein m¨ussen.

• Das Thema muss klar festgelegt und eng gefasst sein, damit sich der Sch¨uler vertieft mit einem Thema befassen kann und nicht die Gefahr besteht, dass viel zu umfangreiche Themen bearbeitet werden.

• Das Thema muss mit Physik zu tun haben und gelernte physikalische Konzepte m¨ussen in ihr angewendet werden.

• Es sollten nur physikalische Konzepte angewandt werden, die zum physikalischen Stoff des Gymnasiums geh¨oren. (z.B. keine Arbeiten f¨ur die man einen Teilchenbeschleuniger braucht.

• Die Kosten f¨ur Material k¨onnen schnell einmal sehr hoch sein.

Frage 5

Fragen-Entwickelnder Unterricht: Sie m¨ochten in der Einstiegsphase m¨oglichst bald guten Kontakt zu den ? Ihnen unbekannten ? Sch¨ulerinnen herstellen. Worauf achten Sie, wenn Sie f¨ur sich entscheiden m¨ochten, ob die fragend-entwickelnde Methode sich f¨ur die Einstiegsphase eignet?

• Eher geeignet f¨ur Sch¨uler der unteren Stufe da sich ¨altere Sch¨uler nicht exponieren wollen.

• Das Thema sollte ein neues Thema sein, dass nicht sehr schwierig ist.

• Es muss eine aufgeweckte Klasse sein.

• Die Klasse sollte ein gutes Verh¨altnis zum Lehrer haben.

Kapitel 8

Frage 1

Klassifikation von Experimenten: Nennen Sie f¨ur jede der 4 in der Vorlesung genann- ten Klassen je 2 Beispiele aus dem Physikunterricht.

• Organisationsform Demonstrationsexperiment: Fadenstrahlrohr, Sch¨ulerexperiment: Elek- tromotor selber bauen

• Art der Datenerfassung Qualitativ: In welche Richtung werden ? ?-Strahlen im Magnetfeld abgelenkt, Quantitativ: Auftreffpunkt beim Schiefenwurf berechnen (z. B. pendelnde Masse wird am untersten Punkt abgetrennt).

• Unterrichtsphasen Best¨atigungsversuch: In welche Richtung fliegt ein rotierender Ball, wel- che Effekte ¨uberwiegen (rotierender Ball auf Schwebebahn monitieren mit F¨ohn anblasen), Vertiefungsversuch: z. B. Elektromotor selber bauen.

• Art der Sachbegegnung Freihandversuche: Drehimpulserhaltung demonstrieren mit Hanteln auf einem Drehstuhl, Versuche mit Messger¨aten/Apparaturen: z. B. Strom durch einen Wi- derstand messen und Spannungsabfall ¨uber den Widerstand messen und daraus den Wider- stand berechnen.

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Frage 2

Sch¨ulerexperimente:Nun haben Sie eine Klasse mit 26 Sch¨uler/innen im Grundla- genfach zu unterrichten. Es gibt nur im letzten Semester des Grundlagenfachs eine Halbklassen-Doppellektion im Praktikum. Wie gehen Sie vor, um trotzdem allen Sch¨uler/innen und Sch¨ulern im Verlauf ihres Physikunterrichts einige Male eine ei- gene experimentelle T¨atigkeit im Unterricht zu erm¨oglichen? Ich erwarte 2 Massnah- men, jeweils mit einer Begr¨undung sowie einer Einsatzskizze f¨ur Ihren Unterricht.

Um den Sch¨ulern trotzdem die M¨oglichkeit zu geben eigene Experimente durchzuf¨uhren, w¨urde ich mehr Lernaufgaben in den Unterricht einbauen, wo die Sch¨uler in Zweier-oder Dreiergruppen ein- fache Experimentedurchf¨uhren k¨onnten. Die Klasse kann man auch aufteilen wenn man zu wenig S¨atze hat und so die Einten Experimente durch f¨uhren zu lassen w¨ahrend die Anderen ¨Ubungen l¨osen.

Frage 3

Schulb¨ucher: Kein Schulbuch kann allen W¨unschen und Anforderungen gerecht wer- den. Ein Lehrer/eine Lehrerin muss deshalb ein Buch selektiv nutzen und in den Unterricht einbinden k¨onnen. Skizzieren Sie 5 verschiedene Unterrichtssituationen, in denen Sie ? u. U. nur kurze Zeit ? ein Lehrbuch sinnvoll mit der ganzen Klasse einsetzen k¨onnen.

• ein Stoffgebiet strukturieren, Fachinhalte ausf¨uhrlich darstellen (Lehrbuch)

• Fachspezifische Arbeits- und Betrachtungsweisen vorstellen

• Den Sch¨ulern als Nachschlagewerk dienen

• Zus¨atzliches Material in Form von Bildern, Grafiken, Texten bereitstellen

• Uber ansprechende Darstellungen zum selbstst¨¨ andigen Lernen anregen und motivieren

• Wiederholung und Vertiefung des Stoffes anbieten

• Aufgaben oder Versuchsanleitungen vorgeben

• Individuelles und differenziertes Lernen erm¨oglichen

• Die F¨ahigkeit zum angemessenen Umgang mit der Literatur schulen

• Dient den Sch¨ulern als nachschlagewerk wenn sie z.B. einen Stoff selbst¨andig bearbeiten m¨ussen (Puzzle-Methode)

Frage 4

Experimente im Physikunterricht: Das Experiment:?Fadenstrahlrohr? (Elektronen- strahl in Glaskugel) haben Sie in der Vorlesung gesehen. Im Unterricht kann es auf verschiedene Arten eingesetzt werden. Skizzieren Sie zwei m¨ogliche Unterrichtssitua- tionen (Altersstufe, Unterrichtskontext), in denen dieses Experiment je eine unter- schiedliche didaktische Funktion hat. Welche der 12 vorgestellten didaktischen Funk- tionen erf¨ullt der Versuch in diesen beiden F¨allen haupts¨achlich?

1. Untergymnasium: Man kann den Sch¨ulern die elektronen qualitativ zeigen und so z.B. die Funktionsweise eines Bildr¨ohrenfernsehers erkl¨aren.

Dieses Experiment hat folgende Funktion:

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• Motivieren und Interesse wecken.Die Sch¨uler k¨onnen mit eigenen Augen sehen dass es Elektronen wirklich gibt.

• Physik in Technik und Alltag aufzeigen.Wissen wie ein Fernseher funktioniert.

2. Schwerpunktfach:Die Sch¨uler k¨onne anhand des Magnetischen Feldes und des Abstandes die Geschwindigkeit der Elektronen berechnen. Das Experiment dient zur Veranschaulichung der Lorenzkraft.

Das Experiment hat folgende Funktionen:

• Ph¨anomene ¨uberzeugend demonstrieren.

• Physikalische Konzepte und Vorstellungen veranschaulichen.

• Vermitteln/ ¨Uberpr¨ufen von Gesetzen.

• Gesetzm¨assigkeiten qualitativ erfahren.

• Experiment als zentrales Element der naturwissenschaftlichen Methode.

Kapitel 9

Frage 1

Unterrichtsbeurteilung durch Sch¨uler: Erl¨autern Sie 4 verschiedene Methoden, wie Sie ein Feedback von Ihrer Klasse einholen w¨urden. Geben Sie jeweils mit kurzer Begr¨undung an, in welcher Situation Sie die einzelnen Verfahren sinnvoll einsetzen k¨onnen.

1. SOFT-Analyse: Kann immer verwendet werden um den Unterricht mit der Klasse zu verbes- sern. Die Klasse muss aber komunikativ sein und den Mut haben negative Dinge anzubringen auch vor dem Lehrer.

2. Evaluationszielscheibe: Gleich wie SOFT-Analyse.

3. Fragebogen: Man kann einen Fragebogen verteilen am Ende der Beziehung zur Klasse um bei der n¨achsten Fehler zu vermeiden. Auch bei Konflikten anwendbar. Die Sch¨uler sind offener, wenn sie anonym die Fragen beantworten k¨onnen.

4. Daumenprobe: Anwendbar bei einzelnen kleineren Problemen. Wie “findet ihr gut dass wir das so und so machen?“

Frage 2

Uberraschungs-Klausuren: Eine Lehrkraft hat mit der Klasse vereinbart, dass jeder-¨ zeit eine unangesagte Klausur ¨uber den in den beiden vergangenen Lektionen be- handelten Stoff stattfinden kann. Es geh¨ort also zur st¨andigen Aufgabe der Klasse, entsprechend vorbereitet in den Unterricht zu kommen. Beurteilen Sie diese Form der Leistungskontrolle im Hinblick auf die grundlegenden ?Anforderungen an ein Mess- instrument?.

Uberraschungsklausuren sind legale Instrumente. Die Sch¨¨ uler m¨ussen immer vorbereitet in den Unterricht kommen. Ich bin aber der Meinung, dass ¨Uberraschungsklausuren f¨ur die Sch¨uler einen grossen Stress bedeuten. Stellen sie sich mal vor, jeder Lehrer macht ¨Uberraschungsklausuren. Die Sch¨uler h¨atten gar nicht die M¨oglichkeit ¨uberall immer auf dem neusten Stand der Dinge zu sein.

Sch¨uler sollen immer wissen wann sie gepr¨uft werden. Dies f¨ordert auch den respeckt zum Lehrer und die Sch¨uler wissen immer woran sie sind. Bei ¨Uberraschungsklausuren kommt der Lehrer bald einmal in die Rolle des b¨osen Sadisten.

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Frage 3

Regel-Beispiel-Regel: Skizzieren Sie ein eigenes Beispiel f¨ur die RBR-Methode in Ihrem Unterricht. Das Beispiel soll sich von den in der Vorlesung gezeigten unter- scheiden. Es m¨ussen alle wesentlichen Merkmale klar erkennbar sein.

β -Zerfall

Regel: Beimβ-Zerfall wandelt sich ein Neutron im Kern in ein Proton um.

Beispiel: Strontium zerf¨allt in Yttrium:9038Sr→9037Y

Regel: Beim β-Zerfall zerf¨allt der Mutterkern zum Tochterkern welcher rechts vom Mutterkern im Periodensystem steht.

Kapitel 10

Frage 1

Ber¨ucksichtigung von Vorwissen: Sie m¨ochten das Thema ?mechanische Wellen? in einem Grundlagenfach-Kurs besprechen. Besorgen Sie sich dazu die Lehrpl¨ane einer Mittelschule Ihrer Wahl. Nennen Sie hier die Schule, die Sie gew¨ahlt haben. Un- tersuchen Sie, ob es m¨oglich ist, dieses Thema im 1. Semester der Jahrgangsstufe 11 zu unterrichten. Auf welche Voraussetzungen achten Sie besonders? Welche Ein- schr¨ankungen in der Behandlung des Themas m¨ussen Sie allenfalls in Kauf nehmen?

Die Frage ist gut beantwortet, wenn Ihre fachlich plausible Beurteilung sich auf die Lehrpl¨ane der gew¨ahlten Schule abst¨utzt.

Lehrplan der Kantonsschule Wetzikon, Grundlagenfach 2. Klasse: Grobziele:

• Neugierde an physikalischen Fragestellungen wecken und f¨ordern

• Naturph¨anomene und eigene Experimente beobachten, beschreiben, erkl¨aren und ¨uberpr¨ufen

• Das qualitative Verst¨andnis entwickeln

• Selbstt¨atiges Experimentieren f¨ordern

• Lerninhalte: Einfache Beispiele aus der Optik, Mechanik, W¨armelehre und Elektrizit¨at Es werden Beispiele aus der Mechanik bei den Lerninhalten erw¨ahnt, darunter fallen auch mechanische Wellen. Ich achte vorallem drauf die ph¨anomenoligische Seite der Wellen zu experi- mentell erlebbar zu machen. Eine qualitative Behandlung des Themas wird nicht sehr gut m¨oglich sein, da dazu die Mathematik fehlt.

Frage 2

Advance Organizer: W¨ahlen Sie ein geeignetes Thema im Umfang von ca. f rac12 Lektion aus dem Bereich der Mittelschulphysik. Das Thema unterscheidet sich von dem in der Vorlesung im Zusammenhang mit dem AO gezeigten. Sie haben f¨ur sich zuhause einen AO zu diesem Thema formuliert. Erl¨autern Sie hier folgende Fragen:

1. in welcher Unterrichtssituation (Klasse, Stufe, Inhalt der vorangegangenen Lek- tion) setzen Sie diesen AO ein?

In Klassen, die sich sehr f¨ur Physik interessiern. D.h. Klassen des Schwerpunktfaches. Es ist ein gutes Mittel um altes mit neuem zu verbinden. Die Sch¨uler m¨ussen auf dem neusten Stand sein.

(18)

2. Aus welchen Gr¨unden (Erwartung: 2 Argumente) ist dieser Lektionsanfang ei- nem normalen IU deutlich ¨uberlegen?

Der IU dient eher zur Motivation der Sch¨uler in ein neues Thema. Der AO aber verkn¨upft wissen.

Frage 3

Kleiner fachlicher Test: Die Beugung an einem einfachen Spalt ist etwas komplizierter zu erkl¨aren als die Beugung am Doppelspalt. Besorgen Sie sich aus der Literatur (Bsp.

Quelle 1) ein mittelschultaugliches Erkl¨arungsmuster, das ohne h¨ohere Mathematik auskommt. Skizzieren Sie auf f rac12 bis 1 Seite den Denkansatz und die wichtigsten Erkl¨arungsschritte, die Sie mit Ihrer Klasse besprechen w¨urden.

Ausbreitung der Wellen vom “ linken“ und “rechten“ Rand des Spalts betrachten. Ansch- liessend zwei Lichtb¨undel betrachten mit der halben Breite des Spaltes, dann einen drittel der Spaltenbreite usw.

Kapitel 11

Frage 1

Stoffauswahl: Die Liste mit dem Stoff aus der Strahlenoptik (Quelle 1) ist viel zu umfangreich. Treffen Sie eine sinnvolle Auswahl von Lerninhalten f¨ur einen bestimm- ten Schultyp, den Sie selbst bestimmen. Pr¨azisieren Sie die Stufe und geben Sie das notwendige Zeitbudget an. Begr¨unden Sie auch, weshalb Sie gewisse Themen nicht weglassen wollen.

Schultyp: Grundlagenfach

• Die Entstehung und Ausbreitung von Licht: Als Einstieg muss man dies machen, um den Sch¨ulern den Begriff als etwas physikalisches zu zeigen.

• Reflexion von Licht: W¨urde ich machen, man konn so den Sch¨ulern zeigen was z.B. ein virteuelles Bild ist.

• Lichtbrechung: Es gibt sehr sch¨one Experimente. Alltagserfahrungen.

• Linsen: Es gibt viele Brillentr¨ager. Um den Sch¨ulern die Funktionsweise des Auges zu er- kl¨aren braucht man die Linsen.

• Das Auge: Physik wird mit Biologie verbunden sehr sch¨on.

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• Opktische Ger¨ate: Funktionsweise eines Mikroskopes oder eines Fernrohres gegh¨ort zum Grundlagenfach kann aber wegen Zeitmangels auch vernachl¨assigt werden.

• Dispersion. Regenbogen erkl¨aren macht sinn.

Frage 2

Lernzielkontrolle in einer Klausur: Sie haben als Quelle 2 eine Klausur, die am Unter- gymnasium in Wetzikon geschrieben wurde. Welche Lernziele wurden dort gepr¨uft?

Vergleichen Sie diese mit dem Lehrplan der Kantonsschule Wetzikon (Vorlesung 4).

Welche ¨Ubereinstimmungen und welche wesentlichen Abweichungen stellen Sie fest?

1. Welche Lernziele wurden dort gepr¨uft?

Funktionsweise einer Lochkamera (Geometrische Lichtausbreitung) Ausbreitung des Lichtes (Lichtb¨undel und parallele Strahlen, Konvexlinsen, Parabolspiegel), Schatten und Reflektion sowie Grundkentnisse in Astronomie, Brechung und Reflexion evtl. mit Dispersion (Farbzer- legung).

2. Ubereinstimmungen un Abweichungen?¨

Der Lerninhalt Optik wurde abgedeckt. Bei den Grobzielen das Beobachten eines Naturph¨ano- mens (zunehmender Mond) und die letzte Aufgabe f¨ur das qualitative Verst¨andnis (Prisam mit Winkelangabe). Die beiden anderen Grobziele k¨onnen schlecht in einer schriftlichen Pr¨ufung erf¨ullt werden. Auf Grund der Frage zur Lochbildkamera kann davon ausgegangen werden, dass diese Ziele im Unterricht abgedeckt wurden. Die Frage zum zunehmenden Mond steht im Widerspruch zu den Lerninhalten. Dies ist eher Thema der Geographie.

Frage 3

Fehlvorstellungen im Bereich Optik: Beschreiben Sie drei h¨aufige Fehlvorstellungen von Sch¨ulern im Bereich der geometrischen Optik. W¨ahlen Sie eine davon aus und skizzieren Sie eine Unterrichtseinheit, die darauf angelegt ist, dieser Fehlvorstellung entgegenzuwirken.

• Sehvorgang: Lichtmeer; Selbstleuchtende und nicht selbstleuchtende Objekte sind etwas an- deres →Gegenstand durch Lampe oder weisses Blattpapier beleuchten.

• Entstehung der Mondphasen: Mondphasen kommen durch den Erdschatten zustande → Genau ¨Uberlegung wie ein solcher Schatten aussehen m¨usste. Veranschaulichung der Mond- phasenentstehung mit einem Modell (Lampe Tennisball)

• Spiegelbild: Das Spiegelbild liegt auf dem Spiegel; Spiegel erzeugt ein Bild vom dem was er sieht,. . . → Verwendung eines Entfernungsmesser (evtl. selbstgebaute Lochbildkame- ra); Erzeugung eines Spiegelbilds mit einer Glasscheibe (zuerst mit Karton undurchsich- tig machen); Sorgf¨altige Betrachtung von Spiegelbildern verschiedener asymmetrischen Ge- genst¨anden (W¨urfel, Lineal, Kerze)

• Bildentstehung bei der Sammellinse: Das Bild des Gegenstand geht als Ganzes durch die Linse und wird in der Linse gedreht; Abdecken der halben Linse f¨uhrt zu einem halben Bild; Eine Kreisf¨ormige Blende vor der Linse f¨uhrt zu einem kleineren Bild → Anstelle ausgedehnter Objekte einzelne Leuchtpunkte betrachten; Nachweisen, dass sich Lichtb¨undel ungest¨ort kreuzen k¨onnen.

Referenzen

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