Unterrichtsgang

Vorbemerkungen

Stundenaufteilung

Von den 36 Schulstunden eines Schuljahres für eine Wochenstunde werden 9 Schulstunden für Vertiefung, Übung, KA und Unterrichtsausfall benötigt. Zwei Wochenstunden (54 Schulstunden) stehen für die Physik in Klasse 9 zur Verfügung. Für die Unterrichtseinheit Astronomie werden 14 Schulstunden und für die computergestützte Physik werden 14 Schulstunden angesetzt. Der folgende Unterrichtsgang benötigt 26 Schulstunden.

Für eine andere Stundenaufteilung werden mögliche Erweiterungen und Vertiefungen vorgeschlagen.

Schwerpunktsetzung

Eine Umsetzung des Bildungsplans Physik 9/10 ist ohne die Behandlung der Halbleiter möglich.

Dieses Thema stand noch in den Bildungsstandards 2004 (Klasse 10). Unter Naturerscheinungen und technische Anwendungen sind die Informationstechnologie und die Elektronik als Inhalte angegeben.

In den gängigen Schulbüchern (Bildungsstandards) wird dieses Thema bis zu den Transistorschaltungen behandelt. Auf dem Landesbildungsserver stehen Unterrichtsmaterialien zum Thema Halbleiter und Elektronik¹.

Materialien zu Sensoren und deren Einsatz im Unterricht liegen auf dem Lehrerfortbildungsserver: Kompetenzorientierter Unterricht: Physik, Sekundarstufe I; Modul 2: Von der Wahrnehmung zur Messung – Neue Experimente mit Sensoren².

Sehr schöne Experimente mit Feldeffekttransistoren werden auch auf dem Lehrerfortbildungsserver vorgestellt: Kompetenzorientierter Unterricht: Physik, Klasse 10 als Eingangsklasse der Kursstufe; Modul 1: Elektrizitätslehre³

Für die IMP Unterrichtseinheit „Elektrodynamik und Informationsverarbeitung“ wird hier ein möglicher Unterrichtsgang beschrieben. Neu ist die Hinführung zu den Logikgattern.

In dieser Einheit stehen Schülerversuche im Vordergrund. Die Schülerinnen und Schüler experimentieren mit den neuen elektronischen Bauteilen und werden so mit ihren Eigenschaften vertraut. Diese Eigenschaften können sie dann mit Modellen erklären.

Prozessbezogene Kompetenzen (zielgerichtet experimentieren, Phänomene erklären, Erkenntnisse verbalisieren und dokumentieren, physikalische Arbeitsweisen reflektieren) werden so vertieft und erweitert. Anregungen zum kompetenzorientierten Experimentieren findet man auch auf dem Lehrerfortbildungsserver: Kompetenzorientierter Unterricht: Physik, Sekundarstufe I; Modul 6: Spezifisches Methodenrepertoire der Physik – Kompetenzentwicklung am Beispiel des Experiments⁴.

Folgende Differenzierung bei den Schülerversuchen bietet sich mit gestuften Hilfen an:

benötigtes Material – Schaltskizze – Foto vom Versuchsaufbau – leere Wertetabelle

Zusätzliche Aufgaben, die den Erweiterungen und Vertiefungen dienen, sind auf den Arbeitsblättern mit einem * gekennzeichnet.

Die funktionale Beschreibung elektrischer Schaltungen ist mit dem elektrischen Potenzial leichter als mit der elektrischen Spannung. Das elektrische Potenzial an einem Punkt P gibt die Spannung zwischen dem Punkt und einem Bezugspunkt (in der Regel der Minuspol) an. Statt der Formulierung „die Spannung zwischen P und dem Minuspol“ kann man „vom Potenzial an P“ sprechen. Da das el. Potenzial nicht mehr im neuen Bildungsplan steht (keine kursive Darstellung), wird es in dieser Einheit nicht verwendet.

Für die Schülerversuche werden preiswerte Steckplatinen eingesetzt. Defekte Bauteile können schnell und kostengünstig ersetzt werden. Experimentierkästen sind häufig in anderen Klassen im Einsatz. Nötige Absprachen entfallen so. Der Aufbau einer Schaltung auf einer Steckplatine ist für die Schüler aber schwieriger, da die Schaltskizzen in der Regel nicht 1 : 1 übertragen werden können.

Schülerkompetenzen

Physik

Die Schülerinnen und Schüler können die Gesetzmäßigkeiten für Stromstärke und Spannung in einfachen Reihenschaltungen und Parallelschaltungen anwenden und erläutern. Sie kennen den Zusammenhang zwischen Stromstärke, Spannung und Widerstand (R=U/I). Sie können einfache elektronische Bauteile untersuchen, diese mithilfe ihrer Kennlinien funktional beschreiben und Anwendungen erläutern.

Diese Kompetenzen erlangen sie im Physikunterricht in Klasse 9. Diese IMP-Unterrichtseinheit kann erst danach stattfinden.

Informatik

Logische Verknüpfungen (UND, ODER, NICHT) kennen die Schülerinnen und Schüler aus der Unterrichtseinheit Algorithmen in Klasse 8.

Mathematik

Logische Verknüpfungen werden unter dem Thema Aussagenlogik und Grafen in Klasse 9 aufgegriffen. Die Schülerinnen und Schüler analysieren (Alltags-)Aussagen, die logische Verknüpfungen enthalten. Dabei nutzen sie Wahrheitstafeln zur übersichtlichen Darstellung aller Möglichkeiten.

¹ URL: http://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_1/elektronik (abgerufen am 17.03.19)

² URL: https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/physik/gym/bp2004/fb1/kontext/index.htm (abgerufen am 17.03.19)

³ URL: https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/physik/gym/bp2004/fb3/modul1/ (abgerufen am 17.03.19)

⁴ URL: https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/physik/gym/bp2004/fb1/experiment/ (abgerufen am 17.03.19)

Unterrichtsgang: Herunterladen [odt][1 MB]

Weiter zu Motivation