Materialien zur Lehrerfortbildung „Unser WiS!-Projekt – Bilanz und Perspektive“
(fachlicher Schwerpunkt: Milchstraßensystem)
(für Lehrerinnen und Lehrer, die in der gymnasialen Oberstufe
Physik unterrichten, Lehrgangsnummer: 814317, Akademie Donaueschingen,
30./31. 10. 2006)
Seit zwei Jahren gibt es an der Landesakademie das Projekt „Wissenschaft
in die Schulen!“ (WiS!), das von der Klaus Tschira Stiftung gGmbH großzügig
gefördert wird. Dabei geht es um die Erstellung von didaktischen Materialien
aus dem Bereich der Astronomie zur Unterstützung des Unterrichts in Physik
und den Fächerverbünden wie z. B. NWT (Naturwissenschaft und Technik).
Der Fundus an didaktischen Materialien hat sich mittlerweile, begleitet durch
Erprobung im Unterricht und Weiterentwicklung bei Fortbildungen, stark vergrößert
(siehe auch
www.lehrerfortbildung-bw.de/lak_projekte
).
Es ist nun an der Zeit, Rückschau zu halten, den Kreis der Multiplikatoren
für interessierte Lehrerinnen und Lehrer zu öffnen und eine Perspektive
für die Zukunft zu erarbeiten.
Der inhaltliche Schwerpunkt dieser Fortbildung liegt beim Thema "Milchstraßensystem".
Unser
WiS!-Projekt – Bilanz und Perspektive
(Dr. Jakob Staude/Chefredakteur SuW/AH und „Vater“ der WiS!-Idee,
Dr. Olaf Fischer/WiS!-Projekt)
Es ist nun an der Zeit, Rückschau zu halten: Welcher Materialfundus existiert
mittlerweile und wie wird er genutzt? Wo sind Schwachstellen? Wir wollen für
die Zukunft lernen und planen. Welche neuen Ideen für didaktische Materialien
existieren und wer sind die WiS!-Autoren? Gehen uns die Inhalte aus oder?
…
WiS-Bilanz-Perspektive
[pdf ] [122 KB]
„Sterne und Weltraum im Physikunterricht“: Anknüpfungspunkt Galaxis
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Wissenschaft heißt Modelle entwerfen: Strukturen, Dimensionen, Größenordnungen, Wechsel der Betrachtungsweise (von außen und von innen) (=> Workshop 1)
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Milchstraße ist wie ein riesiges Labor mit zum Teil extremen Bedingungen, bestimmte physikalische Zusammenhänge werden erst im Kosmos sichtbar (=> Workshop 2):
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Stabilität im Kosmos durch Umlaufbewegung - keplersche Gesetze,
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das beste Vakuum: mittlere Dichte des ISM: 1 H-Atom/cm³,
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die härteste (energiereichste) Strahlung: kosmische Strahlung,
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das Magnetfeld mit der größten Ausdehnung: galaktisches Magnetfeld,
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die stärksten Teilchenbeschleuniger: Jets,
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die größten Geschwindigkeiten,
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die stärksten Magnetfelder: Magnetare,
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die größten Sterne, Planeten, u. a.,
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die gewaltigsten Explosionen: SN, Kernaktivität in Galaxien,
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die größten „Atomkerne“: Neutronensterne,
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die größten Massenkonzentrationen: Schwarzes Loch im Kern,
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der große chemische Reaktor der Elemente,
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die höchsten und die tiefsten Temperaturen,
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…
-
Vortrag: Vom Aufbau des Milchstraßensystems
(Dr. Monika Maintz/Planetarium Mannheim)
Die Milchstraße ist unser kosmisches Zuhause. Erst seit kurzem wissen
wir, dass sie zu den Balkenspiralen gehört. Wie bei allen Spiralgalaxien
lassen sich auch innerhalb unserer Heimatgalaxie verschiedene Bereiche unterscheiden.
Diese werden von bestimmten Objekten dominiert. So finden sich alte Sterne
vornehmlich im verdickten Zentralbereich. Junge Sterne und ausgedehnte Gas-
und Staubwolken bevölkern dagegen bevorzugt die weiter außen liegenden
Spiralarme.
Am Beispiel der Milchstraße wird dargestellt, wie Spiralgalaxien aufgebaut
sind. Die verschiedenen Regionen (zentrale Verdickung oder auf Englisch ‚Bulge’
sowie Spiralarme und Halo) werden ausführlich beschrieben. Sie erfahren,
welche Objekte in diesen Gebieten vorherrschen und warum sie gerade dort anzutreffen
sind. Freuen Sie sich mit mir auf eine Reise durch die Milchstraße bis
zum Rand unserer galaktischen Heimat.
Workshop 1: Modellvorstellungen vom Milchstraßensystem
Es werden Anschauungsmodelle und veranschaulichende Aufgaben zum Aufbau und
den Dimensionen des Milchstraßensystems, sowie zur Feststellung unseres
Ortes darin bearbeitet.
Arbeitsweise: In Gruppen zu je zwei bis drei Personen
Modellvorstellungen
vom Milchstraßensystem
[pdf] [1,2 MB]
Vortrag: Das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis
(Dr. Uwe Reichert/Redaktion SuW)
Der
direkte Blick auf den Zentralbereich unseres Milchstraßensystems ist
uns durch dichte Staub- und Gaswolken verwehrt, doch schon seit langem wissen
Astronomen, dass dort Seltsames vor sich geht: Das galaktische Zentrum enthält
Antimaterie, radioaktive Elemente, verborgene Quellen intensiver Strahlung,
Materiewirbel und ein massereiches unsichtbares Objekt, dessen enorme Schwerkraft
alles in sich hineinzusaugen scheint. Mit immer ausgefeilteren Techniken konnten
die beobachtenden Astronomen nachweisen, dass dort ein Schwarzes Loch mit
gigantischer Masse die umgebenden Sterne und Materiewolken in seinen Bann
zieht.
Das Schwarze Loch im Zentrum der Galaxis [pdf] [11,5 MB]
Workshop 2: Galaxienforschung und das 3. Keplersche
Gesetz
In Aufgaben wird ersichtlich, dass das dritte Keplersche Gesetz eine wichtige
Grundlage liefert, um zum einen auf das Schwarze Loch im Inneren des Milchstraßensystems
und zum anderen auf das Vorhandensein von Dunkler Materie in Galaxien zu schließen.
Aufgabe
- Rotierende Galaxie
[pdf] [188 KB]
Aufgaben:
Das „Monster“ im galaktischen Zentrum „auf der Waage“
[pdf] [597 KB]
Aufgaben
zum Keplerumlauf
[pdf] [429 KB]
Vortrag: Die Galaxie mit anderen Augen
(Dr. Oliver Dreissigacker/Redaktion AH)
Im
17. Jahrhundert führte die Erfindung des Fernrohrs zum ersten Quantensprung
in der Astronomie. Der zweite folgte rund 300 Jahre später: Mit dem Aufkommen
der Radio-, Infrarot-, Ultraviolett-, Röntgen- und Gamma-Astronomie erweiterte
sich die Kenntnis vom Universum um zahllose neue Arten von Objekten und das
Verständnis für die dort ablaufenden physikalischen Prozesse.
Beobachtungsabend
(30. 10. 2006, 21.00 Uhr)
Der Mond ist zunehmend und geht ca. zur
Mitternacht unter. Dann erscheint die Milchstraße in voller Pracht.
Welche Sternbilder liegen in der Milchstraße? Wo befindet sich der Pol
der Galaxis und wo ihr Zentrum? Die Beobachtung anderer Galaxien – am
besten von M31 – ermöglicht uns einen gedanklichen Blick auf unser
eigenes Sternsystem.
erstellt mit Sky 6
Beobachtungsaufgabe:
„Mit dem Schwan ins galaktische Zentrum fliegen“
[pdf] [362
KB]