Optik – Mechanik – Elektrik

1 1 Physik in den Jahrgangsstufen 7/8 Optik Mechanik Elektrik Selbstst ndiges lernen lernen an Stationen Sprachf rderung Teil 1 Optik 2 IMPRESSUM Herausgeber: Landesinstitut f r Lehrerbildung und Schulentwicklung, Felix-Dahn-Stra e 3, 20357 Hamburg Verfasser: Reinhard Brandt, Landesinstitut Fortbildung, Arbeitsbereich Physik Redaktion: Henning Sievers, Amt f r Bildung, Fachreferat Physik 3 Inhaltsverzeichnis Teil 1: Optik Vorwort Seite 4 1. Selbstst ndiges lernen Didaktische Grunds tze Methodische Grunds tze Inhaltliche Grunds tze Hinweise zur Organisation und Gestaltung des Unterrichts 6 2. Arbeitsbl tter zur Optik 11 4 Vorwort Das Landesinstitut berreicht Ihnen hiermit eine zweib ndige Handreichung zum physikalischen Arbeiten in der Sekundarstufe I.

2 Inhaltlich orientiert sie sich vor allem am Rahmenplan der Haupt- und Realschulen, sowie der Gesamtschulen. Allerdings enth lt sie auch wertvolle methodische Anregungen und berschneidungen zum Physikunterricht in den Gymnasien. In den neuen Rahmenpl nen ist festgelegt, dass im Physikunterricht die Arbeitsformen im Vordergrund stehen sollen, die die Eigent tigkeit und Leistungsbereitschaft der Sch lerinnen und Sch ler herausfordern. Dies sind Sch lerexperimente, Sch lerpraktika bzw. Sch ler bungen, physikalisches Werken, Teilnahme an naturwissenschaftlichen Wettbewerben und projektorientierte Arbeitsformen. Im Folgenden werden f r den Physikunterricht der Jahrgangsstufen 7/8 Hinweise und Erl uterungen gegeben, wie die Forderungen des Rahmenplans in konkreten Unterricht umgesetzt werden k nnen.

3 Dabei werden Unterrichtshilfen in Form von Arbeitsbl ttern und Aufgaben vorgestellt, die sich bereits in der Unterrichtspraxis bew hrt haben. Sie sollen das selbstst ndige lernen f rdern und sind so konzipiert, dass dabei mindestens drei Unterrichtsziele erreicht werden k nnen: 1. Verstehen der Physik Selbstst ndiges lernen f rdert und unterst tzt Verstehen. 2. lernen ber Physik Physikalische Erkenntnisgewinnung ist durch charakteristische Methoden, typische Ziele, aber auch Grenzen gekennzeichnet (vergl. Rahmenplan und ). Die Lernenden m ssen Ph nomene selbst beobachten, Hypothesen entwickeln, Experimente durchf hren und miteinander ber physikalische Fragestellungen kommunizieren. 3. Selbst- und Sozialkompetenz Experimentieren und projektorientiertes Arbeiten findet berwiegend in einer besonderen Form der Gruppenarbeit statt, die die Sch lerinnen und Sch ler erlernen m ssen.

4 Sie f rdert zum einen das soziale lernen und bef higt zum anderen die Sch lerinnen und Sch ler im Team naturwissenschaftliche Fragestellungen zu l sen, Vorschl ge und Ideen zu entwickeln, Untersuchungen eigenst ndig zu planen, deren Ablauf zu organisieren und Messergebnisse zu bewerten (vergl. Rahmenplan ). Selbstst ndiges lernen ist dabei ein Hauptelement. Ein weiterer Schwerpunkt dieser Ver ffentlichung sind Materialien zur Sprachf rderung. In der Vergangenheit haben die bekannten nationalen und internationalen Studien bei deutschen Sch lerinnen und Sch lern erhebliche Defizite in der Sprach- und Lesekompetenz aufgezeigt. Da bei Lernvorg ngen Anschauung, Denken und Sprache eng miteinander verkn pft sind, muss im Physikunterricht ein besonderer Wert auf eine der Altersstufe und der Leistungsf higkeit angemessene Sprache gelegt werden.

5 Die vorgestellten Materialien sollen die Lesekompetenz der Sch lerinnen und Sch ler steigern und sie dabei unterst tzen, sich wesentliche Elemente des wissenschaftlichen Sprachgebrauchs anzueignen. Die Lernaufgaben sind auf die verbindlichen Inhalte der Themenbereiche Optik , Mechanik und Elektrik abgestimmt. Dabei wurden nicht alle Inhalte ber cksichtigt. Es liegt also kein geschlossener Lehrgang vor. Es ist auch nicht daran gedacht, verschiedene Lernaufgaben aneinander zu reihen, um damit die Vorgaben des Rahmenplans zu erf llen. Selbstst ndiges lernen soll f r die Sch lerinnen und Sch ler und f r uns Lehrkr fte nicht einfach eine Unterrichtstechnik sein, die man schnell einmal einsetzt um damit andere Unterrichtstechniken zu ersetzen. Die Unterrichtsziele sind langfristiger zu sehen: lernen ber die Physik, Verstehen der Physik und Sozial- und Selbstkompetenz.

6 Es stehen aber 5 auch lernpsychologische berlegungen dahinter, die unsere Vorstellungen von einem erfolgreichen Physikunterricht herausfordern. Selbstst ndiges lernen ist daher f r alle Beteiligten ein langfristiger Prozess. Die Lernaufgaben und Materialien dieser Handreichung sollen den Lehrer anregen und ermuntern, Schritte in Richtung selbstst ndigem lernen zu gehen. Zum Themenbereich Optik im ersten Teil der Handreichung geh ren Lernaufgaben und Arbeitsbl tter zur Sprachf rderung (siehe tabellarische Aufstellung). Die einzelnen Lernaufgaben lassen sich auch zu Lernstationen zusammenstellen. Dabei bieten sich zwei Schwerpunkte an: 1. Ausbreitung des Lichtes, Lichtgeschwindigkeit, Reflexion des Lichtes und Spiegel 2. Lichtbrechung, Abbildungen, optische Ger te In die Lernstationen mit experimentellen Aufgaben sollte man immer Aufgaben zur Sprachf rderung integrieren.

7 Hierf r werden einige Arbeitsbl tter zur Lichtgeschwindigkeit vorgestellt. Sie sind von unterschiedlichem Anspruch, so dass der Lehrer entscheiden muss, welche Aufgaben f r seine Lerngruppe in Frage kommen. Die Materialien zur Fl ssigkristallanzeige sind anspruchsvoll. Sie sind geeignet, um mit einer leistungsf higen Lerngruppe einen Ausblick auf die Welleneigenschaften des Lichtes und eine interessante technische Anwendung zu geben. In Teil II dieser Handreichung werden f r den Themenbereich Elektrik Lernstationen zu Widerstandsmessungen vorgestellt. Hierbei handelt es sich um Lernaufgaben, die besonders geeignet sind, um die Anwendung des ohmschen Gesetzes zu ben. Mit den Materialien zum Themenbereich Mechanik k nnen sich die Sch lerinnen und Sch ler grundlegende Messmethoden in der Mechanik selbst erarbeiten.

8 Die Aufgaben haben teilweise berufsorientierende Inhalte. Zu den Materialien Mechanik geh ren vollst ndig dokumentierte Lernstationen f r einen Laborschein . Hierbei spielen auch f cherverbindende Aspekte eine Rolle. Der Laborschein verbindet die F cher Chemie und Physik. Die Sch lerinnen und Sch ler werden an den einzelnen Stationen mit typischen physikalischen und chemischen Arbeitsmethoden vertraut gemacht. Dabei werden auch Aspekte der Sicherheit im naturwissenschaftlichen Unterricht ber cksichtigt. Der Chemieteil und der Wissenstest wurden von Stefan Fiebig, Gesamtschule Fischbek, entwickelt und dankenswerter Weise zur Verf gung gestellt. Wir w nschen Ihnen und Ihren Sch lern viel Erfolg bei der Arbeit mit den Unterrichtsmaterialien.

9 Reinhard Brandt (Landesinstitut Fortbildung, Arbeitsbereich Physik) Henning Sievers (Amt f r Bildung, Fachreferat Physik) 6 1. Selbstst ndiges lernen Didaktische Grunds tze Aus der Sicht der Lernpsychologie favorisiert der neue Rahmenplan den so genannten Konstruktivismus . Danach ist das Erlernen der physikalischen Denkmethoden und Begriffsbildung im Physikunterricht aktive Konstruktion des Neuen auf der Basis des Vorhandenen und Vertrauten : Lernende konstruieren ihr Wissen, lernen ist ein aktiver Prozess: Ankn pfend an das eigene Vorwissen interpretieren Sch lerinnen und Sch ler neue Erfahrungen und generieren neues Wissen. F r diesen Lernprozess sind nicht nur Vorwissen und Vorerfahrungen von Bedeutung, sondern auch die individuellen Interessen, berzeugungen und Gef hle sowie die Identifikation mit den Lerninhalten.

10 lernen kann damit nur stattfinden, wenn die Unterrichtsinhalte f r die Sch lerinnen und Sch ler eine Bedeutung haben: Die gewonnenen Erkenntnisse helfen, Gefahren zu erkennen bzw. zu vermeiden, die Umwelt zu sch tzen, L sungen f r physikalisch-technische Probleme zu finden, sich beruflich zu orientieren oder die Welt zu verstehen. Kooperatives lernen spielt f r die Konstruktion von Wissen eine zentrale Rolle: Erst im gegenseitigen Austausch von Fragen und Hypothesen, in der gemeinsamen Diskussion gewinnt neues Wissen an Struktur. Die Teamarbeit, der Wechsel der Sozialformen sowie verschiedene m ndliche und schriftliche Kommunikationsformen sind hier f r den Physikunterricht von gro er Bedeutung. Das Generieren neuen Wissens schlie t die Reflexion und Kontrolle von Lernprozess und Lernerfolg ein.