Die Natur der Naturwissenschaften historisch verstehen: fachdidaktische und wissenschaftshistorische Untersuchungen
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
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| Veröffentlicht: |
Berlin
Logos-Verl.
2001
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| Schriftenreihe: | Studien zum Physiklernen
16 |
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| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Vorwort und Danksagung iii
Inhaltsverzeichnis v
0 Einleitung 1
1 Die Natur der Naturwissenschaften historisch verstehen -Argumente
ffir einen historisch-genetischen Unterricht 5
LI Kritik des fachsystematischen und an einer vermeintlichen
naturwissenschaftttchen Methode orientierten Physikunterrichts 5
1.1.1 Der fachsystematische Unterticht 5
1.1.2 Das Primat des Methodischen 8
1.1.3 Bilder von Physik in der fachdidaktischen Diskussion 12
1.1.4 Das mythische Verstandnis des didaktischen Normalverfahrens
von der Physik und seine didaktischen Folgen 20
1.1.4.1 Der Mythos von der Methode 20
1.1.4.2 Wirkungsweise des Mythos und didaktische Konsequenzen 24
1.1.5 Wie Physik in Lehr-und Lernmaterialien erscheint 33
1.1.6 Die Entwicklung der wissenschaftlichen Fachdidaktik in empirisch-
lernpsychologisch verengter Perspektive 36
1.2 Vorstellungen von der Natur der Naturwissenschaften bei
Schitterlnnen und Lehrerlnnen 41
1.2.1 Die Vorstellungen von Schulerlnnen / Kindern 42
1.2.1.1 Vorverstandnis zur Person des Naturwissenschafitlers, seiner
Arbeit und ihre Bedingungen 42
1.2.1.2 Vorverstandnis zum epistemologischen Status des Wissens in
den Naturwissenschaften und zu wissenschaftstheoretischen
Begrifflichkeiten 53
1.2.1.3 Vorverstandnis zum Experiment im Unterricht und als
Forschungspraxis 61
1.2.1.4 Vorverstandnis zur naturwissenschafUichen
Wissensproduktion und ihre Bedingungen 67
1.2.1.5 Zusammenfassung zu den Vorstellungen von Schulerlnnen zur
Natur der Naturwissenschaften und Konsequenzen Sir den
Unterricht 71
1.2.2 Die Vorstellungen von Lehramtsstudierenden und Lehrerlnnen und
ihreAusvnrkungenini Unterricht 73
1.2.2.1 DefizitSre Vorstellungen von Lehrerlnnen von der Natur der
Naturwissenschaften 74
1.2.2.2 Der Zusammenhang zwischen dem Naturwissenschafts-
verstSndnis von Lehrerlnnen und ihrem Unterricht 79
1.2.2.3 Zusammenfassung zu den Vorstellungen von Lehrerlnnen zur
Natur der Naturwissenschaften und Konsequenzen flir die
Lehrerlnnenausbildung 82
1.3 Untertichtsveifahren zu einem Lernbereich ,,Natur der
Naturwissenschaften 85
1.3.1 Science - Technology - Society 85
1.3.2 Integrierternaturwissenschaftlicher Unterricht 94
1.3.2.1 Das PINC-Projekt 95
1.3.2.2 Das Cuna-Projekt 96
1.3.2.3 Das PING-Projekt 98
1.3.2.4 Lernbereich Natur nach Freise 99
1.3.2.5 Aktuelle Lehrplane flir naturwissenschaftlichen Unterricht
an Gesamtschulen 102
1.3.3 Wissenschaftstheoretischorientierter Unterricht 103
1.3.4 Genetischer Unterricht nach Wagenschein 108
1.3.5 Naturwissenschaft im Unterricht simulieren 118
1.3.5.1 ModeUmethode nach Kircher 121
1.3.5.2 Offenes Experimentieren 123
1.4 Was kann Physikverstehen bedeuten? 135
1.4.1 Orientierung und Bildung durch Physikunterricht 136
1.4.2 Verstehen versus Initiation in die Fachdisziplin 144
1.4.3 Die hermeneutische Dimension des Verstehensbegriffs 148
1.4.3.1 Historische und sozialkonstruktivistische Aspekte der Physik 151
1.4.3.2 Exkurs: EinwMnde gegen einen Verstehensbegriff,
der von Geschichte absieht 155
1.4.3.3 Individualkonstruktivistische Aspekte der Physik 159
1.4.3.4 Physik treiben als Zeichen herstellen und deuten 163
1.4.3.5 Hermeneutisches Physikverstehen als
Physikgeschichteverstehen 172
VI
1.5 Geschichte der Naturwissenschqften im naturwissenschaftlichen
Untenicht 179
1.5.1 Untersttttzt der Nachvollzug der Geschichte das Erlemen
physikalischer Begriffe und Konzepte? 182
1.5.1.1 Paranelitatbezflglich der Inhalte 185
1.5.1.2 Parallelitat beziiglich der Dynamik der Wissensgenese 193
1.5.2 Naturwissenschaften als Aktivita t von Menschen verstehen 198
1.5.3 Naturwissenschaften als Teil und Leistung der Kultur verstehen 201
1.5.4 Historische TexiqueUen als Unterrichtsmedien 209
1.5.5 Naturwissenschaften als ProzeB verstehen 214
1.5.6 Historiographische Analyseebenen naturwissenschaftlicher
Prozesse im Unterricht 217
1.5.6.1 Analyseebene 1: Naturwissenschaften als Teil einer
kulturellen und gesellschaftlichen Praxis 218
1.5.6.2 Analyseebene 2: Die ,4nnerwissenschaftliche Dynamik der
Naturwissenschaften 219
1.5.6.3 Analyseebene 3: Ta tigkeiten und Forschungsstrategien in ihrer
lokalen Begrenzung 220
1.5.7 Der historisch-genetisch-experimentelle Unterricht fiber
Naturwissenschaften 231
1.5.7.1 Nachbauten historischer Experimente im Unterricht 235
1.5.8 Leitfragen zur Vorbereitung einer historisch-genetischen
Unterrichtseinheit 249
1.5.9 Von der Notwendigkeit Forschungsliicken der
Wissenschaftsgeschichte zu schlieBen 251
vu
II Die GenesephysikalischenWissensim Experiment -
eine Fallstudie zur experimentellen Tatigkeit Michael Faradays 253
11.1 Historiographische Vorbemerkungen 253
II. 1.1 Was heiBt ..Geschichte ? Was ist eine ..historische Quelle ? 253
n.1.2 Wie spricht man iiber historische Physik? 258
n.1.3 Methodische Vorflberlegungen zur Rekonstruktion der
experimentellen Praxis in Faradays Kondensatorexperimenten 260
11.2 Vorbemerkungen zur Fallstudie 269
H.3 Biographisches w Michael Faraday 273
11.4 Die Elektrizttatsforschung bis zu den 1830er Jahren 279
n.4.1 Faraday als Mitglied einer vorparadigmatischen scientific
community 279
n.4.2 Die Elektrostatik als Forschungsthema des 18. Jahrhunderts 282
11.5 Faradays Nahwirkungstheorie der ElektriziM 285
11.6 Nahwirkungskonzepte und Kritiken an der Fernkrafihypothese
von Vorl&ufern und Zeitgenossen Faradays 293
n.6.1 AtmospbHren- und Ausstr&mungstheorien des 18. Jahrhunderts 293
n.6.2 Die Rolle elektrisch isolierender Medien im 18. Jahrhundert 294
n.6.3 Alternierende elektrische Schichtungen in Isolatormaterialien 296
n.6.4 ReprSsentationsrunktion magnetischer Krafflinien im Raum in
den 1820er Jahren 299
n.6.5 Die Theorie der Materie von Thomas Exley, ihre
Nahwirkungsaspekte und Kritik des Coulombschen Gesetzes 300
n.6.6 William Snow Harris1 Kritik am Coulombschen Gesetz 304
JI.6.7 Die Rolle der Medien bei William Snow Harris 306
JJ.6.8 Die Wirkung von Exleys und Harris Kritik in der
scientific community 309
n.6.9 Die Rolle der Medien bei Richard Laming 311
H.6.10 Nahwirkung bei Charles Griffin 314
JI.6.11 Die Theorie der Materie und ihrer Kr&fte von Mossotti 314
H.6.12 Fazit 316
vm
H.7 Interpretation der Leydener Flasche in England bis zu den
1830erJahren 319
n.7.1 Die Fin-Fluidumtheorie Franklins: Die Elektrizita t sitzt am Glas
der Leydener Flasche 319
n.7.2 Leydener Flasche und ReibungselektrMtfit 321
n.7.3 Kanonisierang und experimentelle Demonstration der Elektrizitat
des Glases einer Leydener Flasche 321
n.7.4 Parameter der Speicherung von Elektrizitat 324
H.7.5 Fazit 327
11.8 Experimentelle und konzeptionelle Entwicklung von Faradays
Elektrostatikforschung bis zum Beginn der
Kondensatorexperimente 329
n.8.1 Die experimentelle Erforschung des Raumaspekts der Elektrizitat 332
n.8.2 Die experimentelle Erforschung des Stoffaspekts der Elektrizitat 338
n.8.3 Stand der konzeptionellen und experimentellen Entwicklung
imHerbstl836 340
n.8.4 Faraday formuliert ein Forschungsprogramm fflr die
Kondensatorexperimente 344
11.9 Vorbemerkungen zur Analyse der experimentellen Probleme,
Ablaufe und TMgkeiten der ,,Kondensatorexperimente 347
11.10 Faradays Instrument: Originate und Replikate 351
n.10.1 Die Kondensatoren Faradays und ihre Rekonstruktion 351
n.10.2 Die Torsionsdrehwaage Faradays und ihre Rekonstruktion 357
11.11 Experimentelle Probleme und Mefifehler 369
n. 11.1 Der Idealfall einer KapazMtsmessung und warum es inn
in der Laborpraxis Faradays nicht gab 369
n. 11.2 Verluste an elektrischer Ladung 370
n. 11.2.1 Ladungsverluste der Kondensatoren 371
n. 11.2.2 Ladungsverluste der Torsionswaage 378
n.l 1.3 Der Quellen- und Senkencharakter von Schellack und
anderen Materialien flir Elektrizitat 383
II. 11.4 Elektrische Ladungen des Schellacks in der Torsionswaage 391
n.l 1.5 Schwierigkeiten beim Anlegen der Tragekugel 398
n.l 1.6 ProblememitKorpernimLaborraum 400
II. 11.7 Schwierigkeiten, die Kondensatoren abzudichten 401
n.l 1.8 PrSparation und Verwendung diverser Teststoffe 402
ix
n.l 1.9 Was bedeuten die experimentellen Probleme far die Praxis des
Experimentierens? 403
11.12 Arbeitswetsen und experimentelle Sttategien zur Bestimmung
der specific inductive capacity und zur LSsung
experimenteller Probleme 405
n.12.1 Teststoffe variieren 405
n.12.2 Die Instrumente optimieren 406
n.12.3 Geeignete MeBroutinen und Handlungen entwickeln 408
n.l2.3.1Verschiedene MeBroutinen mit der Torsionswaage 409
H.12.3.2 Der Experimentator diszipliniert seinen KSrper 412
H.12.3.3 Evaluation experimenteller Probleme in die MeBroutine
integrieren 417
H.12.3.4 Weitere experimented Handlungen 420
n. 12.4 Experimente zur FunktionstiicMgkeit der Instrumente anstellen 422
n.12.5 Die Apparatur um neue, unproblematische Instrumente
erweitern 425
n.12.6 Die Metatheorie und den Begriffsapparat erweitern 428
n.12.7 Die Entwicklung eines neuen Experiments 432
11.13 Abschliefiende Diskussion der Ergebnisse 439
Literator 445
Abbildungsverzeichnis 487
Lebenslauf des Autors 491
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