Vortrag Black Box

Ein prozessorientierter Zugang zum Thema Struktur der Materie

Bildungsstandards BW

Kompetenz 2 – Physik als theoriegeleitete Wissenschaft

Schülerinnen und Schüler können die naturwissenschaftlicheArbeitsweise Hypothese, Vorhersage, Überprüfung imExperiment, Bewertung ... anwenden

Kompetenz 11 – Struktur der Materie

Schülerinnen und Schülern können Teilchenmodelle an geeigneten Stellen anwenden und kennen eine zeitgemäße Atomvorstellung

• Atomhülle, Atomkern

Welche Probleme haben Schülerinnen und Schüler mit Modellen der Mikrowelt?

1. Ein Modell wird häufig als getreues Abbild eines „Originals“ gesehen.
   Vermischung von Modell- und Realitätsebene
2. Den Objekten der Mikrowelt werden aus der Alltagserfahrung bekannteEigenschaften wie Farbe, Temperatur, Elastizität etc. zugeschrieben.
   Erfahrungswelt und Modellwelt werden vermischt.
3. Der hypothetische Charakter von Modellen wird nicht gesehen.
4. Atomvorstellungen sind häufig mechanistisch geprägt(„Miniplanetenmodell“).

 

„Ein einigermaßen korrekter Umgang mit Modellen kann nur gelehrt werden, wenn gleichzeitig ein angemessenes Modellverständnis entwickelt wird.“

„Nicht nur die Modelle selbst und ihre Verwendung zur Erklärung von Phänomenen, sondern auch die Prozesse des Modellierens sollten zum Gegenstand des Unterrichts gemacht werden.“

 

 

Möglicher Einstiegsimpuls

„Weiße Kruste auf rotem Planeten“                                  
Artikel in der Badische Zeitung vom 9.6.09

Den vollständigen Artikel inkl. Teamauftrag findet man

• in Praxis der Naturwissenschaften Heft 8/52,  2009
• oder bei Conatex Didactic Versuchsanleitungen zur Black Box

 

Teamauftrag:
Die Black Box ist im Inneren nicht leer. Versuchen Sie durch verschiedene kleine Experimente Aussagen über die innere Struktur und, falls möglich, über die Materialien im Inneren zu machen.

1.	Untersuchungsmethode:	Draht		Hypothese 1 skizzieren
2.	Untersuchungsmethode:	Glasmurmel		Hypothese 2 skizzieren
3.	...	Stahlkugel		Hypothese 3 ...
4.				Hypothese 4 ...
5.	...

Rollenspiel: Wissenschaftskongress

Darstellung der „Forschungsergebnisse“ einer Gruppe

Welche Fragen bleiben?

Welche weiteren Untersuchungsmöglichkeiten gäbe es noch?

Arbeit mit der Black Box - ca. 1 Doppelstunde

 

 

 

Die naturwissenschaftliche Arbeitsweise

Hausaufgabe:
Für die Schülerseite einer Zeitung sollst du einen Bericht über die Arbeitsweise in den Naturwissenschaften schreiben. Verwende dazu die nebenstehende Abbildung und deine Erfahrungen mit der Black Box.

(Kompetenz Kommunikation)

 

 

 

 

 

 

Ziele der Arbeit mit der Black Box sind u.a.:

Modellvorstellungen über den Aufbau der Materie entstehen durch das Wechselspiel von Theorie  und Experiment.

Dieses Zusammenspiel von Experiment und Bildung von naturwissenschaftlichen Vorstellungen, von Modellen, soll handlungsorientiert erfahrbar werden. 

Es soll deutlich werden, dass eine Theorie durch ein Experiment nicht bewiesen, sondern nur verifiziert oder falsifiziert werden kann.

 

Einsatz der Black Box

• in meinem Unterricht bisher
  • Einstieg in die UE „Struktur der Materie“ mit dem Ziel erst ein Modellverständnis fördern, dann über Atommodelle sprechen.
  • Arbeit mit der Black Box - ca. 1 Doppelstunde
  • Rollenspiel: Wissenschaftskongress
• an jeder anderen Stelle des Unterrichts wo es um Modellbildung gehtmöglich, auch im Chemieunterricht.
  

 

Beispiele für einfache Back Boxes

aus der Mechanik:

aus der Optik:

 

Begleitendes Lerntagebuch mögliches Diagnoseinstrument

1. Was habe ich in dieser Woche im Physikunterricht Neues gelernt? Was war überraschend? Was habe ich so erwartet? (eigene Formulierungen mit Begründung, keine Merksätze)
2. Das ist mir noch unklar geblieben:
3. Das hat mir besonders gefallen / nicht gefallen:
4. sonstige Bemerkungen

 

Hinweise:

• Maximal eine Seite schreiben!
• Das Lerntagebuch wird ein Mal in der Woche von der halben Klasse im Wechsel eingesammelt und kommentiert.
• Keine Wiederholung von Merksätzen, sondern Formulierung von eigenen Gedanken zum Unterrichtsinhalt

 

Zitate aus zwei Lerntagebüchern:

„Ich habe gelernt, dass Physiker nie sicher sein können, wie ein Atom wirklich aussieht, sondern nur durch verschiedene Versuche ein immer gefestigteres Bild entsteht.“

„Für mich war faszinierend zu welch unterschiedlichen Ergebnissen die einzelnen Gruppen kamen! Also was man alles in etwas Unbekanntes hineininterpretieren kann. Außerdem finde ich es interessant, anhand eines Modells zu lernen wie Wissenschaftler vorgehen, um etwas Unbekanntes zu erforschen.“

Ausführliche Beschreibungen des Vorgehens im Unterricht mit Einstiegstext, Teamauftrag ...

• Praxis der Naturwissenschaften – Dezember 09
• Fa. Conatex – Anleitungen zu Experimenten

Die Black Box für Lehrerfortbildungen ...

Hilfreiche Literatur

[1] Mikelskis-Seifert, S.: Denken in und mit Modellen – die oft vernachlässigte Arbeitsweise der Physik, Pikobrief Nr. 5, Ferbruar 2005
[2] Müller R., Wodzinski R., Hopf M.: Schülervorstellungen im Physikunterricht, Aulis Verlag 2004
[3] H. Fischler: Die Teilchenstruktur im Physikunterricht, Praxis derNaturwissenshaften 6/57, 2008
[4] Mikelskis-Seifert, S., Leisner A.: Lernen über Modelle, Fachzeitschrift Friedrich Verlag oder alternativ NiU 2003 Nr. 71, S.32-34
[5] Günther, J. Black Boxes, Analogien zu Problemstellungen im Unterricht, Naturwissenschaften im Unterricht Physik, Nr. 103, 1/2008
[6] Die Modellboxen sind bei Conatex Didactic einzeln oder als Set zu beziehen http://www.conatex.com
[7] Petrich, H.: Black Box - Ein prozessorientierter Einstieg in die UE „Struktur der Materie“, Praxis der Naturwissenschaften Physik 8/58, 2009

 

Black-Box: Herunterladen [ppt] [99 KB]