Experiment und Deutung richtig, anders richtig, am Rande richtig oder gar nicht vorhanden

1. KPK Workshop 2010 Experiment und Deutungrichtig, anders richtig, am Rande richtigoder gar nicht vorhanden

2. Experiment und Deutung • Die Rolle des Lehrbuchs beim Experimentieren • Experiment und Deutung nach Lehrbuch • Beispiel 13: Energie des Elektrons • Beispiel 12: Wege des Lichts • Beispiel 10: Energie und Leistung • Beispiel 8: Actio = Reactio • Beispiel 6: Wärme und Wärmestrom • Die Rolle des Experiments

3. Die Rolle des Lehrbuchs Befragung Die Überarbeitung eines Physik-Lehrwerkes wird konzipiert. Dazu erfolgt eine Umfrage bei Lehrerinnen und Lehrern, wie sie das bislang vorliegende Lehrwerk verwenden. Ergebnis Die Lehrerinnen und Lehrer verwenden das Lehrwerk zur Vorbereitung des Unterrichts. Sie bauen nach den im Lehrwerk vorgestellten Versuchsaufbauten den Versuch auf. Sie führen ihn wie im Lehrwerk vorgeschlagen durch und erarbeiten die im Lehrwerk dazu vorliegende Deutung.

4. Das Spektrum von Wasserstoff 13 Energie des Elektrons

5. 13 Deutung Versuchsergebnis • Der Grundzustand des Wasserstoffatoms hat die Energie E1 = –13,6 eV • Berechnen Sie die Energiedifferenz E beim Übergang des Elektrons von Zustand n = 4 zum Zustand n = 5. • Mit dem so berechneten Wert Z* = 1,84 folgt für die Energie dieses ElektronsE = –13,6 eV · Z * 2 /32 = –5,12 eV, • Interpretieren Sie die Grafik hinsichtlich der Energie der Elektronen im Metall • Deutung • Aus dem Versuch wird gedeutet, dass Elektronen in einem Atom oder dass Atome negative Energie haben. Alles das wird als nicht wirklich wichtig oder interessant angesehen. Wichtig hingegen ist die richtige Verwendung von Formeln und Einheiten.

6. Interferenzen am Gitter 12 Wege des Lichts

7. 12 Deutung Versuchsergebnis • Im monochromatischen Licht entstehen ... einfarbige scharfe Linien. • Deutung • Helle Streifen entstehen, wenn der Gangunterschied des Lichts ein ganzzahliges Vielfaches der Wellenlänge ist. Im zentralen Maximum ist der Gangunterschied null.

8. Der besondere Strahlengang 12 Ergänzung

9. 10 Energie und Leistung

10. 10 Deutung Versuchsergebnis • ... Es kann keine weitere Leistung mehr über diese Leitung übertragen werden. Kommentar Was mir hier wie bei den anderen Beiträgen auffällt: Die Autoren übertragen Energie und Leistung. Sie sprechen von übertragener Leistung und übertragener Energie. Alles weitestgehed synonym. Reaktionen • Wir unterscheiden zwischen übertragbarer Leistung und übertragener Energie. Das sieht ähnlich aus, hat aber ganz andere Konsequenzen. • Wir hatten am Wochenende Schulbuchtagung. Ich habe mal darauf geachtet: Auch da werden Energie, Leistung und Strom übertragen. Es fehlen einfach die Verben. Aber explizit falsch kann ich es nicht finden.

11. 8 Actio = Reactio • Bei der Einführung des Prinzips „Actio = Reactio“ (9. Klasse) versucht der Lehrer, dies mit Hilfe einer Anordnung aus Feder und Gewicht zu demonstrieren. • Lehrer: Stellt euch jetzt einmal vor, ein Apfel hängt an einem Baum. Wo haben wir hier jetzt Actio und Reactio? • Schüler A: Na is doch klar, der Apfel zieht am Ast und der Ast hält den Apfel oben! • Lehrer: Ja richtig – schön ihr habt es verstanden! Was ist denn dann, wenn der Apfel jetzt herunter fällt? Also während des Fallens, wo ist da Actio und Reactio?

12. 8 Deutung • Fachlich nicht korrekte Aussagen der Schüler aus der Aufgabe in Abbildung 2: • physikalische Gesetze gelten nur in der idealen Laborwelt • die Kraft ist bei einer Bewegung immer größer als die Gegenkraft • Kraft und Gegenkraft greifen am selben Körper an • ein Körper, der sich mit größerer Geschwindigkeit bewegt, erfährt eine größere Kraft • die Gegenkraft wird als ein Widerstand gedeutet • bewegte Körper „haben“ Kraft, unbewegte nicht

13. 6 Wärmehaushalt von Lebewesen

14. 6 Deutung • Dazu liest man: „Je größer ein Tier ist, umso kleiner ist seine Oberfläche im Vergleich zum wärmespeichernden Körpervolumen, um so kleiner ist also der Wärmeverlust über die Haut.“ Wikipedia vom 7.3.2010. • Das wärmespeichernde Körpervolumen ist hier unwesentlich. Es ist nicht das wärmespeichernde, sondern das Wärme erzeugende Körpervolumen, welches bei größeren Tieren einen größeren Wegstrom der Wärme erzwingt. Die größeren Tiere erzeugen mehr Wärme. Um ihre Körpertemperatur konstant zu halten – um ihre Komforttemperatur beizubehalten – müssen sie die erzeugte Wärme abführen. Nicht mehr und nicht weniger.

15. Die Rolle des Experiments in der Praxis Versuchsergebnis aus den vorgestellten Beispielen • Das Experiment zeigt ein Phänomen, welches in den höheren Klassenstufe des Physikunterrichts über eine sogenannte Deutung möglichst zügig in einem Formelzusammenhang überführt wird.Dieser Formelzusammenhang wird eingeübt, an weiteren Beispielen vertieft und in einer Prüfung abgefragt. • In den unteren Klassenstufen wie im Anfangsunterricht stehen Formelzusammenhänge nicht oder nur in Ansätzen zur Verfügung.Das Hinführen zu Formelzusammenhängen muss ersetzt werden. Dazu wird in Ansätzen die Fachsprache verwendet. Vielfach bleibt die Umgangssprache (Schüler) oder Fach-Slang (Lehrer) vorherrschend. Das Experiment steht für sich und wird von den Schülerinnen und Schülern sehr unterschiedlich gedeutet.