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Fach­di­dak­ti­sches Kon­zept

 

Die „En­er­gie­qua­dri­ga“

Wei­te­re fach­di­dak­ti­sche As­pek­te

Eck­punk­te für den BNT-Un­ter­richt

En­er­gie im na­tur­wis­sen­schaft­lich-tech­ni­schen Un­ter­richt

1„It is im­portant to rea­li­ze that in phy­sics today, we have no know­ledge of what en­er­gy is.“
Ri­chard Feyn­man, Lec­tu­res on phy­sics

Durch den in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­tenz­be­reich „En­er­gie ef­fi­zi­ent nut­zen“ im Fä­cher­ver­bund Bio­lo­gie, Na­tur­phä­no­me­ne und Tech­nik (BNT) wird der En­er­gie­be­griff deut­li­cher und frü­her im na­tur­wis­sen­schaft­lich-tech­ni­schen Un­ter­richt ver­an­kert als bis­her. Dafür gibt es gute Grün­de:

  • En­er­gie ist einer der zen­tra­len Fach­be­grif­fe in den Na­tur­wis­sen­schaf­ten und der Tech­nik.
  • En­er­gie ist ein wich­ti­ger Be­griff im po­li­tisch-ge­sell­schaft­li­chen Dis­kurs.
    Man denke z.B. an die „En­er­gie­wen­de“ oder die „er­neu­er­ba­re En­er­gi­en“.

Die frühe Ein­füh­rung er­laubt das Ent­wi­ckeln eines trag­fä­hi­gen Fun­da­ments und dar­auf auf­bau­end eine Ver­net­zung zwi­schen den Fä­chern, die aus­ge­präg­ter ist als im bis­he­ri­gen Bil­dungs­plan. Das spie­gelt die Be­deu­tung der En­er­gie als na­tur­wis­sen­schaft­lich-tech­ni­scher Fach­be­griff wider. Seine wei­ter­ge­hen­de Be­deu­tung spie­gelt sich in auch den Leit­per­spek­ti­ven des Bil­dungs­plans wider, ins­be­son­de­re bei der Bil­dung für nach­hal­ti­ge Ent­wick­lung (BNE), aber auch bei der Ver­brau­cher­bil­dung (VB).
Aus die­sen Über­le­gun­gen er­ge­ben sich zwei zen­tra­le Ziele des Un­ter­richts über En­er­gie in BNT:

  • Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln eine fach­lich kor­rek­te, an­schluss­fä­hi­ge und be­last­ba­re Grund-Vor­stel­lung zum Kon­zept „En­er­gie“.
  • Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln im Sinne der Leit­per­spek­ti­ve BNE ein Ver­ständ­nis für den sorg­sa­men Um­gang mit En­er­gie.

Die „En­er­gie­qua­dri­ga“ und der Bil­dungs­plan

Der Un­ter­richt über En­er­gie fin­det in dem Span­nungs­feld zwi­schen dem All­tags- und dem Fach­be­griff „En­er­gie“ statt: Der All­tags­be­griff „En­er­gie“ steht dem Fach­be­griff nahe, wird aber auch häu­fig un­scharf oder fach­lich falsch ver­wen­det. Fach­lich ge­se­hen ist En­er­gie schwer zu fas­sen. Ein Grund hier­für ist, dass es kein ein­fa­ches Mess­ver­fah­ren gibt, um die ge­sam­te En­er­gie, die in einem Kör­per ge­spei­chert ist, zu be­stim­men. So ein Ver­fah­ren ist bei den meis­ten an­de­ren phy­si­ka­li­schen Grö­ßen die Grund­la­ge einer De­fi­ni­ti­on. (Z.B. lässt sich die Masse eines Kör­pers prin­zi­pi­ell durch das Ver­glei­chen mit einem ge­eich­ten Wä­ge­satz be­stim­men.) Die­ses Vor­ge­hen ist für die En­er­gie nicht mög­lich.

Die Di­dak­tik bie­tet daher fol­gen­den An­satz an: Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln ein Ver­ständ­nis der En­er­gie im han­deln­den Um­gang mit ihr, bei dem sie ihre grund­le­gen­den Ei­gen­schaf­ten nach und nach ken­nen ler­nen. (Ähn­lich wie man einen Men­schen auch nur durch den Um­gang mit ihm ken­nen lernt und nicht durch „De­fi­ni­ti­on“.) Diese Idee setzt die „En­er­gie­qua­dri­ga“ um, die auf R. Duit zu­rück­geht (s. 2.1). 2 Sie ist an­schluss­fä­hig, fach­di­dak­tisch all­ge­mein ak­zep­tiert und ent­spricht der vom Bil­dungs­plan in­ten­dier­ten Kom­pe­tenz­ent­wick­lung (s. 2.2). Wel­che Teile der En­er­gie­qua­dri­ga im BNT-Un­ter­richt um­ge­setzt wer­den (und wel­che nicht), wird in 2.3 dar­ge­stellt.


1   R. Feyn­man, R. Leigh­ton, M. Sands: The Feyn­man Lec­tu­res on Phy­sics, Vol. I. Rea­ding 1963, 4-2
Die „Feyn­man-Lec­tu­res“ sind ein Stan­dard­werk der uni­ver­si­tä­ren Phy­sik.

2   Eine kom­pak­te Dar­stel­lung des Kon­zepts fin­det man unter: R. Duit: En­er­gie – Ein zen­tra­ler Be­griff der Na­tur­wis­sen­schaf­ten und des na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Un­ter­richts. NiU Phy­sik 101 (2007), 4-7
In­zwi­schen nutzt man auch in der Bio­lo­gie die En­er­gie­qua­dri­ga als fach­di­dak­ti­sches Fun­da­ment. „Un­ter­richt Bio­lo­gie 411/412 (2016)“ be­schäf­tigt sich z.B. aus­ge­hend hier­von mit „En­er­gie in der Bio­lo­gie“.

Fach­di­dak­ti­sches Kon­zept: Her­un­ter­la­den [docx][257 KB]

Fach­di­dak­ti­sches Kon­zept: Her­un­ter­la­den [pdf][967 KB]

 

Wei­ter zu Die „En­er­gie­qua­dri­ga“