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Hin­wei­se

An­hand der hier ge­sam­mel­ten Zi­ta­te aus einer 6. Klas­se soll auf­ge­zeigt wer­den, wie man mit Schü­ler­for­mu­lie­run­gen im Un­ter­richt über En­er­gie kon­struk­tiv um­ge­hen kann. Die Samm­lung ist nicht re­prä­sen­ta­tiv, son­dern stellt vor allem Äu­ße­run­gen vor, an denen Fehl­vor­stel­lun­gen und Lern­schwie­rig­kei­ten deut­lich wer­den.

Im Un­ter­richt ist das Ziel eine fach­lich kor­rek­te Spra­che, die ein­fach und zu­gäng­lich ist. Der Weg dort­hin wird (wie bei jedem Lern­pro­zess) nicht feh­ler­frei sein. Wenn man einen Feh­ler the­ma­ti­siert, ist es wich­tig, den Ler­nen­den nicht „über den Mund zu fah­ren“, son­dern sie zu er­mu­ti­gen zu spre­chen und in einer ein­fa­chen Spra­che rich­ti­ge Aus­sa­gen zu ma­chen.

Schü­ler­zi­tat zu „En­er­gie mit­brin­gen“

Er­läu­tern­der Kom­men­tar

Mög­li­ches kor­ri­gier­tes Zitat

Ich habe mein Handy mit­ge­bracht, da der Akku des Han­dys mit Strom ge­la­den ist.

  • Schü­ler be­nutzt den Be­griff En­er­gie nicht, da Strom für ihn ein Syn­onym ist, hat aber eine aus­bau­fä­hi­ge Vor­stel­lung zur En­er­gie.
  • Es soll­te keine Dis­kus­si­on über den La­dungs­be­griff er­fol­gen, da dies erst in Phy­sik kommt.

Ich habe mein Handy mit­ge­bracht, da im Akku des Han­dys En­er­gie ge­spei­chert/drin/ge­la­den ist.

Ein Apfel hat viel En­er­gie, weil er viel Zu­cker in sich hat. Wenn man nichts essen würde, würde man ster­ben, des­we­gen geben Äpfel (ge­ne­rell Essen) viel En­er­gie zum Leben.

  • OK, leich­te sprach­li­che Schwä­chen.

 

Ich habe diese Kur­bel­ta­schen­lam­pe mit­ge­bracht, weil, wenn ich an der Ta­schen­lam­pe kur­be­le, wird die me­cha­ni­sche En­er­gie in elek­tri­sche En­er­gie um­ge­wan­delt. Da­durch leuch­tet die Ta­schen­lam­pe und Leuch­ten ist En­er­gie.

  • Es wer­den mit Fach­spra­che (wahr­schein­lich mit „Hilfe von außen“) Über­tra­gungs- und Um­wand­lungs­pro­zes­se durch­aus kor­rekt ge­schil­dert, was nicht Thema der Auf­ga­be war. Die be­nutz­te Un­ter­schei­dung ist nicht Ziel des BNT-Un­ter­richts.
  • Sinn­voll ist nach­zu­fra­gen, wo die En­er­gie ge­spei­chert ist.

In der Kur­bel­ta­schen­lam­pe ist En­er­gie im Akku/Kon­den­sa­tor ge­spei­chert.
(Der Akku er­hält die En­er­gie durch das Kur­beln und gibt sie beim Leuch­ten ab.)

Ich brin­ge ein La­de­ka­bel mit, weil man da­durch ge­wis­se elek­tro­ni­sche Ge­rä­te auf­la­den kann (mit En­er­gie).....

  • Es ist eine Fehl­vor­stel­lung zu ver­mu­ten: Auf­ga­be war es, En­er­gie mit­zu­brin­gen und nicht ein „En­er­gie­trans­port­ge­rät“.
  • Sinn­voll ist nach­zu­fra­gen, ob die En­er­gie im Kabel ge­spei­chert ist und man al­lein damit etwas auf­la­den kann.

Mit dem La­de­ka­bel wird En­er­gie von einem Kraft­werk z.B. zum Akku eines elek­tro­ni­schen Ge­rä­tes über­tra­gen.

Ich brin­ge Trau­ben­zu­cker mit, weil es einem En­er­gie und Kraft gibt....

  • Gut, kann in die­ser Si­tua­ti­on so ste­hen blei­ben.
  • Schü­ler ver­wen­den oft Kraft und En­er­gie syn­onym. Da „Kraft“ eine an­de­re phy­si­ka­li­sche Größe ist (Phy­sik 7/8), soll­te der Be­griff im Fol­gen­den nicht wei­ter in die­sem Sinne ver­wen­det wer­den.

 

Ich habe ein Auf­zieh­au­to mit­ge­bracht. Nach­dem ich es auf­ge­zo­gen habe und es los­las­se, wird En­er­gie frei­ge­setzt und das Auto fährt.

  • Fach­lich OK: Durch Ver­for­mung ist in der Auf­zieh­fe­der En­er­gie ge­spei­chert, da­durch wird dann das Auto be­wegt.
  • Wird in BNT nicht wei­ter be­han­delt, son­dern in Phy­sik 7/8, d.h. ho­no­rie­ren, aber nicht un­be­dingt wie­der auf­grei­fen

Mög­li­che En­er­gie­ket­te (statt­des­sen):
Auf­zieh­fe­der => be­weg­tes Auto

Ich brin­ge eine Glüh­bir­ne mit, weil sie En­er­gie in Licht um­wan­delt. (...)

 

 

 

„Die En­er­gie ...​brennt“

  • 1. Aus­sa­ge fach­lich OK, aber nicht Thema der Auf­ga­be „En­er­gie mit­brin­gen“
  • Mög­li­che Fehl­vor­stel­lung: Wo die Leis­tung (En­er­gie pro Zeit­span­ne) groß ist, ist auch viel En­er­gie ge­spei­chert.
  • Sinn­vol­le Nach­fra­ge: Ist En­er­gie in der Glüh­lam­pe ge­spei­chert, wenn sie nicht leuch­tet?
  • 2. Aus­sa­ge, mög­li­che Fehl­vor­stel­lung: (zu) naive „Treib­stoff“-Vor­stel­lung
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: Vor­stel­lung ge­nau­er be­schrei­ben las­sen

 

Ich habe eine Bat­te­rie mit­ge­nom­men, weil, wenn man die Bat­te­rie in eine Uhr macht, tickt sie.

Aus­sa­ge ok. Eher sprach­lich un­ge­schickt...

 

  • Akku
  • Trau­ben­zu­cker
  • Essen / Trin­ken
  • Dopps­ball
  • Aus­sa­gen 1-3 so­weit ok.


  • Der Ball al­lei­ne hat keine En­er­gie: Am Boden wird er zu­sam­men­ge­drückt. Dann ist En­er­gie im Ball ge­spei­chert. Das „sieht“ man an der an­schlie­ßen­den Be­we­gung des Balls.
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: Ver­for­mung als Mög­lich­keit, En­er­gie zu spei­chern, the­ma­ti­sie­ren; La­ge­ener­gie nicht the­ma­ti­sie­ren, da die Schü­ler in die­sem Alter keine Vor­stel­lung dazu haben. (Phy­sik 7/8)

 

 

Im ver­form­ten Ball am Boden ist En­er­gie ge­spei­chert. Des­we­gen kann sich der Ball da­nach wei­ter be­we­gen.

Ich brin­ge den „Ven­ti­la­tor“ mit, weil die Bat­te­rie den Motor mit En­er­gie ver­sorgt und die­ser dann die Ro­tor­blät­ter an­treibt, so ent­steht Wind­ener­gie.

  • Erste Teil fach­lich OK, aber weder Motor noch Ro­tor­blät­ter sind En­er­gie­spei­cher son­dern die Bat­te­ri­en und die be­weg­te Luft (Auf­ga­be!).
  • Mög­li­che Nach­fra­ge: Wo genau ist die En­er­gie ge­spei­chert?
  • Schluss falsch: En­er­gie kann nicht ent­ste­hen.
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: „Wo kommt diese En­er­gie her?“; „Was meinst du mit Wind­ener­gie?“

In den Bat­te­ri­en ist En­er­gie ge­spei­chert, mit der man über den Motor und die Ro­tor­blät­ter die Luft an­trei­ben kann. Die En­er­gie ist dann in der be­weg­ten Luft.

Schü­ler­zi­tat En­er­gie­fluss­dia­gram­me / EÜK

Er­läu­tern­der Kom­men­tar

Mög­li­ches kor­ri­gier­tes Zitat

Steck­do­se = > Tauch­sie­der ........​Um­ge­bung

  • „Streck­do­se“ wird als pars-pro-toto für die elek­tri­sche En­er­gie­ver­sor­gung ge­nutzt.
  • Mög­li­che Nach­fra­ge: Ist die Steck­do­se ein En­er­gie­spei­cher?

Kraft­werk(o.ä.) = > Tauch­sie­der ........​Um­ge­bung

Feuer => Docht=> Um­ge­bung

  • Fehl­vor­stel­lung zum Brenn­vor­gang: Das Feuer vom An­zün­den als En­er­gie­quel­le ge­se­hen, nicht aber das Ker­zen­wachs.
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: ver­ba­li­sie­ren las­sen

Ker­zen­wachs => Um­ge­bung

a) Som­mer:
Mur­mel­tier

Bei­spiel so­weit gut.

 

b) Win­ter:
Win­ter­schlaf => En­er­gie => Um­ge­bung

  • „Win­ter­schlaf“ und „En­er­gie“ sind keine En­er­gie­spei­cher/-wand­ler.
  • Die­ses Bei­spiel zeigt, dass die SuS noch Schwie­rig­kei­ten mit dem Sys­tem­be­griff haben.
  • Mög­li­cher­wei­se naive „Le­bens­kraft“-Vor­stel­lung beim Win­ter­schlaf: Wenn ich ge­schla­fen habe, habe ich mehr En­er­gie.
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: ver­ba­li­sie­ren las­sen

Mur­mel­tier => Um­ge­bung

Strom => Tauch­sie­der => hei­ßes Was­ser

  • „Strom“ wird als pars-pro-toto für die elek­tri­sche En­er­gie­ver­sor­gung ge­nutzt.
  • Mög­li­che Nach­fra­ge: Woher kommt der Strom?

Kraft­werk(o.ä.) = > Tauch­sie­der => hei­ßes Was­ser

1. Wenn man den Kon­den­sa­tor an den Pro­pel­ler an­schließt...

Beim schnel­len Über­flie­gen über­sieht man bei die­sem Bei­spiel gern, dass der Motor als Zwi­schen­ge­rät zwi­schen Kon­den­sa­tor und Pro­pel­ler ver­ges­sen wurde.
EÜKs sind hier über­sicht­li­cher.

Kon­den­sa­tor => Elek­tro­mo­tor => Pro­pel­ler => be­weg­te Luft

2. Durch den Kon­den­sa­tor fließt die En­er­gie über die Kabel in den Elek­tro­mo­tor.

Die Kabel ver­bin­den sich durch die Me­tal­le, durch die En­er­gie flie­ßen kann.

  • Bei­spiel so­weit gut.


  • Ver­mi­schung von elek­tri­schem Strom und En­er­gie (Über­ge­ne­ra­li­sie­rung)
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: Den Feh­ler ohne Vor­wurf an­spre­chen und auf den Phy­sik­un­ter­richt 7/8 ver­wei­sen

 

 

Weg­las­sen, evtl:
Die En­er­gie kann nur über­tra­gen wer­den, weil die Kabel aus Me­tall be­ste­hen, das elek­trisch leit­fä­hig ist.

Be­ob­ach­tung: Wenn man zwei Kro­ko­dil­klem­men an den Kon­den­sa­tor klemmt, dann ent­steht En­er­gie und läuft zum Ge­ne­ra­tor und an­schlie­ßend zum Pro­pel­ler.

  • En­er­gie kann nicht ent­ste­hen.
  • Mög­li­che Nach­fra­ge: Wie konn­te da En­er­gie ent­ste­hen?
  • Ge­ne­ra­tor wird von SuS oft mit Elek­tro­mo­tor ver­wech­selt (sehen ja auch gleich aus).

Be­ob­ach­tung: Wenn man zwei Kro­ko­dil­klem­men an den Kon­den­sa­tor klemmt, dann fließt En­er­gie zum Elek­tro­mo­tor und an­schlie­ßend zum Pro­pel­ler.

Be­weg­te Luft => Po­pel­ler => Elek­tro­mo­tor => LED-Licht => Um­ge­bung

Ge­ne­ra­tor wird von SuS oft mit Elek­tro­mo­tor ver­wech­selt (sehen ja auch gleich aus).

Be­weg­te Luft => Pro­pel­ler => Ge­ne­ra­tor => LED-Licht => Um­ge­bung

Licht => So­lar­zel­le => ....

  • Fach­lich ge­se­hen kann man Licht als En­er­gie­spei­cher oder als eine Mög­lich­keit der En­er­gie­über­tra­gung (Strah­lung!) auf­zu­fas­sen. auf­fas­sen.
  • In BNT ist es kon­sis­tent, Licht der Über­tra­gung zu­zu­ord­nen und die Licht­quel­le als En­er­gie­spei­cher/-wand­ler.
  • Mög­li­che Nach­fra­ge: Woher kommt das Licht?

Sonne/Lampe => So­lar­zel­le => ....

So­lar­zel­le: Die Sonne strahlt auf die So­lar­zel­le. Dar­aus wird Strom. Die­ser Strom wird in den Pro­pel­ler ge­lei­tet. So ent­steht Wind­ener­gie.

  • Bis zum letz­ten Wort wird „En­er­gie“ nicht ver­wen­det, d.h. die All­tags­spra­che do­mi­niert noch über die Fach­spra­che.
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: Fach­spra­che ein­for­dern
  • Der Elek­tro­mo­tor zwi­schen So­lar­zel­le und Pro­pel­ler wurde ver­ges­sen.
  • En­er­gie kann nicht ent­ste­hen.
  • Mög­li­che Nach­fra­ge: Wie konn­te da En­er­gie ent­ste­hen?

Von der Sonne wird En­er­gie (mit dem Licht) auf die So­lar­zel­le über­tra­gen. Von der So­lar­zel­le ge­langt die En­er­gie (durch den elek­tri­schen Strom) zum Elek­tro­mo­tor und wei­ter zum Pro­pel­ler. Der treibt die Luft an. In der be­weg­ten Luft ist En­er­gie.

Licht: der Föhn treibt den Pro­pel­ler an. Da­durch ent­steht Strom. Der Strom kommt in den Motor lei­tet ihn wei­ter in die Lampe. Da­durch ent­steht Licht­ener­gie.

  • Ähn­li­che Si­tua­ti­on wie di­rekt zuvor

Der Föhn treibt die Luft an. Die En­er­gie der be­weg­ten Luft wird über den Pro­pel­ler an den Ge­ne­ra­tor wei­ter­ge­ge­ben. Von dort ge­langt die En­er­gie (durch den elek­tri­schen Strom) zur LED, die die En­er­gie mit dem Licht an die Um­ge­bung ab­gibt.


Auf­ga­be: Nenne Ver­kehrs­mit­tel und wie sie die er­for­der­li­che En­er­gie er­hal­ten.

 

 

LKW:..

OK

 

Zug: Der Zug be­kommt seine En­er­gie über die Schie­nen, die dann den Zug an­trei­ben.

  • Fach­lich kor­rekt wäre: Eine Lok be­kommt die En­er­gie durch den elek­tri­schen Strom. Der be­nö­tig­te Strom­kreis be­steht aus Ober­lei­tung und Schie­nen.
  • Die Schie­nen schei­nen aber ge­ne­rell den „An­trieb“ dar­zu­stel­len.
  • Mög­li­che Öff­nung: Wel­che Art von „Zug“: E-Lok, Die­sel-Lok, Dampf-Lok, Drai­si­ne?

Zug: Der Elek­tro­mo­tor der Lo­ko­mo­ti­ve des Zuges be­kommt die En­er­gie durch den elek­tri­schen Strom. Der Elek­tro­mo­tor treibt den Zug an.

Stra­ßen­bahn:

s. Zug

 

Taxi: Das Taxi be­kommt seine En­er­gie aus dem Motor, der mit Ben­zin an­ge­trie­ben wird.

Könn­te man so ste­hen las­sen, oder leicht kor­ri­gie­ren.

Taxi: Das Taxi be­kommt seine En­er­gie aus dem Motor, der seine En­er­gie aus dem Ben­zin be­kommt.

Elek­tro­au­to: …

Diese Aus­sa­ge the­ma­ti­siert nur das La­de­pro­blem bei Elek­tro­au­tos aber nicht die En­er­gie­über­tra­gungs­ket­te.

vgl. Zug

Mo­tor­rad:

Die En­er­gie­über­tra­gungs­ket­te ist so nicht kom­plett.

vgl. Taxi

Fahr­rad: ....​aus dem Dy­na­mo, der durch die Tret­kraft auf­ge­la­den wird.

  • An dem Bei­spiel wird deut­lich, dass „En­er­gie“ auf jeden Fall etwas „tech­ni­sches“ sein muss; der mensch­li­che Kör­per al­lei­ne reicht nicht (àTreib­stoff-Vor­stel­lung).
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: Was ist bei einem Rad ohne Dy­na­mo? Was ist die ei­gent­li­che Auf­ga­be des Dy­na­mos
  • Evtl.: Dy­na­mo als Ge­ne­ra­tor

Das Fahr­rad er­hält En­er­gie durch das Tre­ten vom Fah­rer. Ein Teil der En­er­gie kann durch den Dy­na­mo für das Fahr­rad­licht ge­braucht wer­den.

Se­gel­boot:

OK

 

Flug­zeug:

 

 

  • Fehl­vor­stel­lung: Um­keh­rung!

Der Flug­zeug­mo­tor be­kommt seine En­er­gie durch das Ben­zin und treibt die Trieb­wer­ke an.

Fähre:

vgl. Taxi.

 


Schü­ler­zi­tat zu „Ther­misch“

Er­läu­tern­der Kom­men­tar

Mög­li­ches kor­ri­gier­tes Zitat

Der Esel würde er­frie­ren, wenn es im Win­ter schnei­en würde (....) des­halb ist es sinn­voll, dass er im Win­ter sein Win­ter­fell an­legt.  (Das ver­braucht we­ni­ger En­er­gie).

  • Fast nur Be­schrei­bung ohne Bezug zur En­er­gie.
  • Aus­sa­ge zur En­er­gie fach­lich falsch (Ver­brauch).
  • Keine Aus­sa­ge zum Som­mer
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: Warum be­hält er sein Win­ter­fell nicht?

 

 

(Da­durch wird we­ni­ger En­er­gie an die Um­ge­bung ab­ge­ge­ben).

Ge­mein­sam­kei­ten
Das Fell kühlt sich un­ge­fähr so wie die Woh­nung ab.

  • Der Pro­zess der Ab­ga­be von En­er­gie wird von den SuS oft noch nicht ver­stan­den, da sie die Ge­gen­stän­de (oder hier Tiere) be­trach­ten und nicht die Pro­zes­se.
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: Ana­lo­gie Haus – Tier „bau­lich“ klä­ren, dann erst En­er­gie the­ma­ti­sie­ren

 

Tem­pe­ra­tur ge­schätzt / ge­mes­sen … Ich glau­be die En­er­gie von den Ge­gen­stän­den sind gleich …

  • En­er­gie und Tem­pe­ra­tur wer­den gleich ge­setzt. (Über­ge­ne­ra­li­sie­rung von „Wärme“)
  • Die Ver­mu­tung er­klärt das un­ter­schied­li­che Emp­fin­den nicht.
  • Mög­li­che Re­ak­ti­on: vgl. 4413 und 4414

 

Bei­spiel Eis­wür­fel auf Me­tall­plat­te oder Kunst­stoff­plat­te über Be­cher­glas mit hei­ßem Was­ser.

Di­ver­se Schü­ler­zi­ta­te zu die­sem Bei­spiel.

  • Auch hier den­ken die Schü­ler zu sehr an die Ge­gen­stän­de(Me­tall o.ä.) und nicht an die Pro­zes­se (Wär­me­lei­tung).
  • Ähn­li­che Fehl­vor­stel­lung: „Wolle macht warm.“

Me­tall geben die En­er­gie bes­ser wei­ter als Kunst­stoff. Des­halb schmilzt der Eis­wür­fel auf der Me­tall­plat­te schnel­ler.

Be­ob­ach­tung: Die Tinte fließt lang­sam zum Tauch­sie­der. Sie wird von ihm an­ge­zo­gen. (....)

  • Auch hier be­ob­ach­ten SuS die Tinte als Ge­gen­stand und nicht als Nach­weis für den Pro­zess der Kon­vek­ti­on.
  • an­thro­po­mor­phe Vor­stel­lung

Be­ob­ach­tung: Die Tinte fließt lang­sam zum Tauch­sie­der. Sie wird von der Was­ser­strö­mung mit­trans­por­tiert. (....)

Auf der Nord­halb­ku­gel dreht sich vie­les (alles) im Uhr­zei­ger­sinn.....

Diese Schü­ler­lö­sung be­tont sehr stark den Uhr­zei­ger­sinn bei Dre­hun­gen. Dies ist (v.a. hin­sicht­lich der Dreh­rich­tung beim Ab­fluss in Wasch­be­cken o.ä.) eine der vie­len (mo­der­nen?) Fehl­mei­nun­gen, die es gibt. Als Ur­sa­che wird dafür oft die Co­rio­lis­kraft (eine Schein­kraft) ge­nannt, die aber keine Vor­zugs­rich­tung be­wir­ken kann, da ihr Be­trag viel zu klein dafür ist. Viel­mehr ist z.B. die Form von Wasch­be­cken aus­schlag­ge­bend für die Dreh­rich­tung bei Ab­flüs­sen.

Diese Schü­ler­lö­sung ist wie­der haupt­säch­lich eine Be­schrei­bung, da sich SuS mit Er­klä­run­gen (noch) schwer tun.

Er­klä­rung über Kon­vek­ti­on muss also ein­ge­übt wer­den.
(hier Luft­be­we­gung)

 

Hin­wei­se: Her­un­ter­la­den [docx][40 KB]

Hin­wei­se: Her­un­ter­la­den [pdf][274 KB]

 

Wei­ter zu Was ist En­er­gie?