Physikdidaktik: Theorie und Praxis
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| Weitere Verfasser: | , , |
|---|---|
| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Berlin [u.a.]
Springer Spektrum
2015
|
| Ausgabe: | 3. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Springer-Lehrbuch
|
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltstext Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | Bei der 1. Aufl. waren die Hrsg. Autoren. - 1. Aufl ersch. u.d.T.: Physikdidaktik : eine Einführung in Theorie und Praxis |
| Beschreibung: | XXI, 889 S. Ill., graph. Darst. |
| ISBN: | 3642417442 9783642417443 |
Internformat
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INHALTSVERZEICHNIS
I PHYSIKDIDAKTIK
1 EINFUEHRUNG: WAS
IST PHYSIKDIDAKTIK? 3
ERNST KIRCHER
1.1
WAS IST PHYSIK?
5
1.2 WAS
IST DIDAKTIK? 6
1.3 PHYSIKDIDAKTIK: FORSCHUNG UND LEHRE UEBER PHYSIKUNTERRICHT 9
1.4 STUDIENZIELE - PHYSIKDIDAKTISCHE KOMPETENZEN 12
LITERATUR 14
2 WARUM PHYSIKUNTERRICHT? 15
ERNST KIRCHER
2.1 BILDUNGSTHEORETISCHE UND PRAGMATISCHE BEGRUENDUNGEN - EIN RUECKBLICK
18
2.1.1 ZUR BILDUNGSTHEORIE UND ZU IHREM EINFIUSS AUF DEN PHYSIKUNTERRICHT
18
2.1.2 PRAGMATISCHE SCHULTHEORIE UND NATURWISSENSCHAFTLICHER UNTERRICHT
22
2.1.3 ZUSAMMENFASSENDE BEMERKUNGEN 27
2.2 DIE PHYSIKALISCHE DIMENSION DES PHYSIKUNTERRICHTS 28
2.2.1 ZUR ENTWICKLUNG UND ZUM AUFBAU DER PHYSIK. 28
2.2.2 ZUSAMMENFASSUNG 33
2.2.3 UEBER DIE NATUR DER NATURWISSENSCHAFTEN LERNEN 34
2.2.4 ZUSAMMENFASSENDE BEMERKUNGEN 38
2.3 DIE GESELLSCHAFTLICHE DIMENSION DES PHYSIKUNTERRICHTS 39
2.3.1 DIE MODERNE TECHNISCHE GESELLSCHAFT 40
2.3.2 VERAENDERTE EINSTEILUNGEN ZUR
TECHNIK - WERTEWANDEL 42
2.3.3 TECHNIK- UND WISSENSCHAFTSETHIK 44
2.3.4 NATURWISSENSCHAFTLICHER UNTERRICHT UND DAS PRINZIP
VERANTWORTUNG 46
2.3.5 UMWELTERZIEHUNG UND BILDUNG DER NACHHALTIGKEIT 47
2.3.6 ZUSAMMENFASSENDE BEMERKUNGEN 49
2.4 DIE PAEDAGOGISCHE DIMENSION DES PHYSIKUNTERRICHTS SO
2.4.1 DIE UEBERGANGENE SINNLICHKEIT IM PHYSIKUNTERRICHT - EINE KRITIK 51
2.4.2 SCHULPHYSIK ALS
UMGANG MIT DEN DINGEN DER REALITAET 53
2.4.3 BEGEGNUNG MIT DEN DINGEN DER REALITAET IN DER SCHULPHYSIK 55
2.4.4 SCHUELERVORSTELLUNGEN UND HUMANES LERNEN 58
2.4.5 ZUSAMMENFASSUNG 60
2.5 GRUNDLAGEN DIESER PHYSIKDIDAKTIK 61
2.5.1 DIMENSIONEN DER PHYSIKDIDAKTIK 61
2.5.2 LEITIDEEN, PHYSIKDIDAKTISCHE DIMENSIONEN UND METHODISCHE
PRINZIPIEN 65
2.5.3 PERSPEKTIVEN DES
NATURWISSENSCHAFTLICHEN UNTERRICHTS 66
2.6 ERGAENZENDE UND WEITERFUEHRENDE LITERATUR 68
LITERATUR 69
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VIII INHALTSVERZEICHNIS
3 ZIELE UND KOMPETENZEN IM PHYSIKUNTERRICHT 75
ERNST KIRCHER
3.1 WIE KOMMT MAN ZU ZIELEN? 77
3.1.1 DIE DIDAKTISCHE ANALYSE IM PHYSIKUNTERRICHT 77
3.1.2 GESICHTSPUNKTE FUER DIE
INHALTSAUSWAHL - FRAGENKATALOG FUER DIE DIDAKTISCHE ANALYSE 81
3.1.3 SCHRITTE EINER DIDAKTISCHEN ANALYSE 83
3.2 LERNZIELE UEBER LERNZIELE 84
3.2.1 VERSCHIEDENE ZIELEBENEN
84
3.2.2 ZIELKLASSEN UND ANFORDERUNGSSTUFEN 87
3.3 PHYSIKDIDAKTISCHE ZIELKLASSEN 89
3.3.1 KONZEPTZIELE (BEGRIFFLICHE ZIELE) 89
3.3.2 PROZESSZIELE (FAEHIGKEITEN
UND FERTIGKEITEN) 90
3.3.3 SOZIALE ZIELE 90
3.3.4 ZIELE UEBER EINSTELLUNGEN UND WERTE 91
3.3.5 ZUSAMMENFASSUNG 92
3.4 BILDUNGSSTANDARDS UND KOMPETENZEN 93
3.4.1 ALLGEMEINE ADMINISTRATIVE FESTLEGUNGEN 93
3.4.2 AUSFUEHRUNGEN ZU DEN KOMPETENZBEREICHEN 94
3.4.3 ERWARTUNGSHORIZONT VON AUFGABEN 97
3.4.4 ANMERKUNGEN ZU DEN BILDUNGSSTANDARDS FUER DEN PHYSIKUNTERRICHT 99
3.5 SACHSTRUKTURDIAGRAMME - LERNZIELFORMULIERUNGEN 101
3.5.1 SACHSTRUKTURDIAGRAMME 101
3.5.2 WIE WERDEN LERNZIELE FORMULIERT? 103
3.6 ERGAENZENDE UND WEITERFUEHRENDE LITERATUR 103
LITERATUR 104
4 ELEMENTARISIERUNG UND DIDAKTISCHE REKONSTRUKTION 107
ERNST KIRCHER
4.1 ELEMENTARISIEREN - DIDAKTISCH REKONSTRUIEREN: WIE MACHT MAN DAS? 109
4.1.1 PESTALOZZIS
TRAUM - NICHT NUR HISTORISCHE BEMERKUNGEN 109
4.1.2 KRITERIEN DER DIDAKTISCHEN REKONSTRUKTION III
4.1.3 HEURISTISCHE VERFAHREN
DER DIDAKTISCHEN REKONSTRUKTION 114
4.2 DIDAKTISCHE REKONSTRUKTIONEN VON BEGRIFFLICHEN UND TECHNISCHEN
SYSTEMEN 116
4.2.1 EIN GRUNDMUSTER DES PHYSIKUNTERRICHTS 116
4.2.2 VEREINFACHUNG DURCH EXPERIMENTE 118
4.2.3 VEREINFACHUNG DURCH IKONISCHE DARSTELLUNGEN 119
4.2.4 VEREINFACHUNG DURCH SYMBOLISCHE DARSTELLUNGEN 122
4.2.5 ELEMENTARISIERUNG TECHNISCHER SYSTEME 124
4.3 ELEMENTARISIERUNG DURCH ANALOGIEN 125
4.3.1 WAS SIND
ANALOGIEN? 125
4.3.2 BEISPIEL:
DIE WASSERANALOGIE
ZUM ELEKTRISCHEN STROMKREIS 127
4.3.3 NOTWENDIGE BEDINGUNGEN FUER ANALOGIEN IM PHYSIKUNTERRICHT 128
4.3.4 ZUSAMMENFASSUNG: ANALOGIEN IM PHYSIKUNTERRICHT 129
4.4 OBER DIE ELEMENTARISIERUNG PHYSIKALISCHER OBJEKTE UND METHODEN 132
4.4.1 ZUR ELEMENTARISIERUNG PHYSIKALISCHER OBJEKTE 132
4.4.2 ELEMENTARISIERUNG PHYSIKALISCHER METHODEN 133
INHALTSVERZEICHNIS
IX
4.5 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 136
4.6 ERGAENZENDE UND WEITERFUEHRENDE LITERATUR 137
LITERATUR 137
5 METHODEN IM PHYSIKUNTERRICHT 141
ERNST KIRCHER
5.1 METHODISCHE GROSSFORMEN 144
5.1.1 OFFENER UNTERRICHT - FREIARBEIT 144
5.1.2 SPIELE IM PHYSIKUNTERRICHT 147
5.1.3 DAS PROJEKT 152
5.1.4 DIE UNTERRICHTSEINHEIT - DER KURS 158
5.2 UNTERRICHTSKONZEPTE DES PHYSIKUNTERRICHTS 160
5.2.1 EXEMPLARISCHER UNTERRICHT 160
5.2.2 GENETISCHER UNTERRICHT 162
5.2.3 ENTDECKENDER UNTERRICHT 165
5.2.4 DARBIETENDER UNTERRICHT 167
5.3 ARTIKULATIONSSCHEMATA - WIE EINE UNTERRICHTSSTUNDE GEGLIEDERT WIRD
168
5.3.1 UEBERSICHT UEBER EINIGE ARTIKULATIONSSCHEMATA 168
5.3.2 DIE PHASE
DER MOTIVATION 171
5.3.3 ZUR PHASE
DER ERARBEITUNG 175
5.3.4 ZUR PHASE DER
VERTIEFUNG 176
5.4 SOZIALFORMEN IM PHYSIKUNTERRICHT 179
5.4.1 GRUPPENUNTERRICHT 180
5.4.2 INDIVIDUALISIERTER UNTERRICHT 185
5.4.3 FRONTALUNTERRICHT 186
5.5 CHECKLISTE LEHRERVERHALTEN 188
5.6 ERGAENZENDE UND WEITERFUEHRENDE LITERATUR 190
LITERATUR 190
6 MEDIEN IM PHYSIKUNTERRICHT
193
RAIMUND GIRWIDZ
6.1 BEGRIFFE UND KLASSIFIKATIONEN 195
6.1.1 MEDIUM, MEDIENPAEDAGOGIK, MEDIENDIDAKTIK 196
6.1.2 KLASSIFIKATIONSSCHEMATA FUER UNTERRICHTSMEDIEN 197
6.2 GRUNDLAGENWISSEN ZUM MEDIENEINSATZ 200
6.2.1 WAHRNEHMUNG UND GEDAECHTNIS 200
6.2.2 SYMBOLSYSTEME UND KOGNITIVE REPRAESENTATION 204
6.2.3 BILDHAFTE DARSTELLUNGEN 205
6.3 BILDER UND TEXTE IM PHYSIKUNTERRICHT 208
6.3.1 DIE FUNKTION VON BILDERN 208
6.3.2 ZUM INSTRUKTIONSDESIGN MIT BILDMEDIEN 211
6.3.3 TEXTE IM PHYSIKUNTERRICHT 212
6.4 DIE KLASSISCHEN MEDIEN 215
6.4.1 DIE WANDTAFEL 216
6.4.2 DAS ARBEITSBLATT 217
6.4.3 DAS SCHULBUCH 219
6.4.4 DER ARBEITSPROJEKTOR 221
X INHALTSVERZEICHNIS
6.4.5 WEITERE PROJEKTIONSGERAETE 224
6.4.6 FILM- UND VIDEOTECHNIK - DVD UND
VIDEODISK 224
6.4.7 WEITERE MEDIEN 227
6.5 EXPERIMENTE IM PHYSIKUNTERRICHT 228
6.5.1 EXPERIMENT, SCHULVERSUCH UND MEDIUM 228
6.5.2 FUNKTIONELLE ASPEKTE 229
6.5.3 KLASSIFIKATION PHYSIKALISCHER SCFIULEXPERIMENTE 232
6.5.4 EMPFEHLUNGEN FUER DIE UNTERRICHTSPRAXIS 235
6.6 SCHUELEREXPERIMENTE 240
LITERATUR 242
7 WIE LAESST SICH DER LERNERFOLG MESSEN?
247
PETER HAEUSSLER
7.1 ALLGEMEINE KRITERIEN UND VERFAHREN ZUR MESSUNG DES LERNERFOLGS 250
7.1.1 GUETEKRITERIEN ZUR MESSUNG DES
LERNERFOLGS 250
7.1.2 WAS KANN
UND SOLL MIT DER MESSUNG DES LERNERFOLGS BEZWECKT WERDEN? 253
7.1.3 WELCHE UNTERSCHIEDLICHE TYPEN VON BEWERTUNGSVERFAHREN GIBT ES? 255
7.2 WIE MISST MAN DEN LERNERFOLG IM KOGNITIVEN BEREICH? 257
7.2.1 WIE ERFASST
MAN KOGNITIVE LEISTUNGEN? 257
7.2.2 SCHRIFTLICHE VERFAHREN ZUR BEWERTUNG KOGNITIVER LEISTUNGEN 258
7.2.3 LUECKENTEXTAUFGABEN 260
7.2.4 MULTIPLE-CHOICE- UND ZUORDNUNGSAUFGABEN 260
7.2.5 BEGRIFFSNETZE (CONCEPT MAPS) 262
7.2.6 AUFGABEN MIT FREIER ANTWORT 265
7.2.7 AUFSAETZE 266
7.2.8 SAMMELN VON EVIDENZEN (PORTFOLIO-METHODE) 268
7.2.9 SIEBEN FEHLER
BEI DER FORMULIERUNG SCHRIFTLICHER AUFGABEN 270
7.3 WIE MISST MAN DEN LERNERFOLG IM NICHTKOGNITIVEN BEREICH? 276
7.3.1 TYPEN VON MESSVERFAHREN 276
7.3.2 MESSUNG VON KOOPERATION VS. KONKURRENZ 280
7.3.3 MESSUNG DER
MOTIVIERENDEN WIRKUNG DES UNTERRICHTS 280
7.3.4 MESSUNG VON INTERESSEN 281
7.3.5 MESSUNG VON EINSTELLUNGEN 282
7.3.6 MESSUNG DES
EMOTIONALEN GEHALTS VON BEGRIFFEN 282
7.3.7 VERFAHREN,
DIE AUF BEOBACHTUNG BERUHEN 284
7.4 TESTS 285
7.4.1 TESTS AUS
DEM NICHTKOGNITIVEN BEREICH 285
7.4.2 ZUSAMMENSTELLUNG DER BESCHRIEBENEN VERFAHREN 291
LITERATUR 292
8 PLANUNG UND ANALYSE VON PHYSIKUNTERRICHT
295
ERNST KIRCHER
8.1 UNTERRICHTSPLANUNG 297
8.1.1 PLANUNGSMODELLE 297
8.1.2 DER UNTERRICHTSENTWURF 300
8.1.3 VORUEBERLEGUNGEN 301
8.1.4 DIE UNTERRICHTSSKIZZE 305
8.1.5 SCHRITTE OFFENER UNTERRICHTSPLANUNG 306
INHALTSVERZEICHNIS
XI
8.2 ANALYSE EINER UNTERRICHTSEINHEIT 309
8.2.1 UNTERRICHTSBEOBACHTUNG 310
8.2.2 NACHBESPRECHUNG - ES IST
NOCH KEIN MEISTER VOM HIMMEL GEFALLEN 313
8.2.3 ANALYSEKRITERIEN FUER DIE 2. PHASE DER
LEHRERBILDUNG 315
8.2.4 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 318
LITERATUR 318
II PHYSIKDIDAKTIK IN DER PRAXIS
9 AKTUELLE METHODEN I - PROJEKTE
323
JOHANNES
GUENTHER, ELLEN GUENTHER,
THOMAS
WILHELM
9.1 *DIE SONNE SCHICKT UNS KEINE RECHNUNG"-EINE PROJEKTWOCHE 325
9.1.1 PHYSIKALISCHE UND TECHNISCHE GRUNDLAGEN 325
9.1.2 UEBERBLICK UEBER DAS
UNTERRICHTSPROJEKT 328
9.1.3 PROJEKTVERLAUF 330
9.1.4 SCHUELEREXPERIMENTE 334
9.1.5 ZUSAMMENFASSUNG 336
9.2 PROJEKT*LNDUKTIONSMOTOREN" 337
9.2.1 FACHLICHES - IDEEN FUER SCHUELERAKTIVITAETEN 338
9.2.2 LERNVORAUSSETZUNGEN FUER DAS
PROJEKT 340
9.2.3 SCHUELERAKTIVITAETEN IN DEN GRUPPEN 343
9.2.4 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 350
LITERATUR 351
10 AKTUELLE METHODEN II - LERNZIRKEL
353
ERNST
KIRCHER, DANIELA LIEB, WOLFGANG REUSCH, THOMAS GESSNER
10.1 LERNZIRKEL *EINFUEHRUNG IN DIE AKUSTIK" 355
10.1.1 ZIELE, LERNBEREICHE UND STATIONEN 355
10.1.2 FACHLICHE GRUNDLAGEN 358
10.1.3 UNTERRICHTSMATERIALIEN 362
10.1.4 ZUR EVALUATION DES LERNZIRKELS 365
10.2 LERNZIRKEL*LASER" 367
10.2.1 LERNVORAUSSETZUNGEN, INHALTE UND ORGANISATION 367
10.2.2 ELEMENTARISIERUNG UND DIDAKTISCHE REKONSTRUKTION DES LASERS 368
10.2.3 DIE STATIONEN DES LERNZIRKELS 373
10.2.4 ERFAHRUNGEN BEI DER DURCHFUEHRUNG 379
10.2.5 ANHANG: NEUE LASERSCHUTZKLASSEN 380
LITERATUR 381
11 AKTUELLE METHODEN III - SPIELE 383
11.1 GESPIELTE PHYSIK - SPIELERISCHE PHYSIK 384
11.2 KONSTRUKTIONSSPIELE - TECHNISCHE KREATIVITAET 385
11.3 GESPIELTE ANALOGIEN - MODELLHAFTES LERNEN 389
11.4 SINNHAFTE SPIELE-URSPRUENGLICHES VERSTEHEN 395
LITERATUR 400
XII INHALTSVERZEICHNIS
12 NEUE MEDIEN UND MULTIMEDIA 401
RAIMUND GIRWIDZ
12.1 OER COMPUTER IM PHYSIKUNTERRICHT 402
12.2 MULTIMEDIA IN DER ANWENDUNG 405
12.3 DAS INTERNET 413
12.3.1 SCHWIERIGKEITEN BEI INTERNETRECHERCHEN 413
12.3.2 INFORMATION ORDNEN, WISSEN VORSTRUKTURIEREN 414
12.3.3 AUFGABENKULTUR FUER INTERNETRECHERCHEN 416
12.3.4 GRUNDSTRATEGIEN FUER INTERNETRECHERCHEN 418
12.4 E-LEARNING UND WEB 2.0 418
12.4.1 BLENDED LEARNING 419
12.4.2 WEB 2.0 421
12.5 MOBILE PHYSIK MIT SMARTPHONES UND TABLETS 424
12.6 RESUEMEE 425
LITERATUR 426
13 PHYSIKALISCHE FACHKONZEPTE ANBAHNEN - ANSCHLUSSFAEHIGKEIT VERBESSERN
429
RITA WODZINSKI
13.1 EINFUEHRUNG 430
13.2 FORDERUNGEN AN DEN MODERNEN NATURWISSENSCHAFTLICHEN SACHUNTERRICHT
430
13.3 HINDERNISSE BEI DER UMSETZUNG DER FORDERUNGEN 432
13.4 ANSATZPUNKT BASISKONZEPTE 434
13.5 UEBERLEGUNGEN ZU MOEGLICHEN BASISKONZEPTEN FUER DEN SACHUNTERRICHT 436
13.5.1 DAS KONZEPT
DER ERHALTUNG DER MATERIE 436
13.5.2 DAS TEILCHENKONZEPT. 437
13.5.3 DAS KONZEPT
DER ENERGIE 439
13.5.4 DAS KONZEPT
DER WECHSELWIRKUNG 442
13.6 ALTERNATIVE KONZEPTIONEN 443
13.6.1 DAS PROJEKT
2061 -BENCHMARKS FOR SCIENCE
EDUCATION" 443
13.6.2 DAS NUFFIEID PROJEKT SPACE 445
13.6.3 ERGEBNISSE EINER ARBEITSGRUPPE ZUR ABSTIMMUNG DER FACHINHALTE
ZWISCHEN PRIMAR
UND SEKUNDARSTUFE 446
13.6.4 NATURWISSENSCHAFTLICHE METHODEN VERSUS NATURWISSENSCHAFTLICHE
KONZEPTE 446
13.7 ANSATZPUNKTE FUER DIE ARBEIT AN SCHULEN 448
LITERATUR 448
14 PHYSIKAUFGABEN
451
ALEXANDER KAUERTZ, PATRICK LOEFFLER, HANS E. FISCHER
14.1 DEFINITION VON AUFGABEN 453
14.2 MERKMALE VON AUFGABEN 454
14.3 AUFGABENEINSATZ IN UNTERRICHT UND TEST 457
14.4 DIE QUALITAET VON AUFGABEN 465
14.5 ZUSAMMENFASSUNG 467
14.6 ANHANG 469
LITERATUR 474
INHALTSVERZEICHNIS
XIII
III PHYSIKDIDAKTIK IN DER PRAXIS
15 QUANTENPHYSIK 479
DR.
JOSEF KUEBLBECK
15.1 VORBEMERKUNGEN 480
15.2 EXPERIMENTE DER QUANTENPHYSIK 480
15.2.1 EXPERIMENTE, DIE MIT QUANTELUNG ERKLAERT WERDEN KOENNEN 481
15.2.2 EXPERIMENTE, DIE MAN STOCHASTISCH BESCHREIBT 482
15.2.3 EXPERIMENTE, DIE MAN MIT INTERFERENZ ERKLAERT 483
15.2.4 EXPERIMENTE ZUM KOMPLEMENTARITAETSPRINZIP 484
15.3 VORSTELLUNGEN ZUR QUANTENPHYSIK 485
15.3.1 QUANTENOBJEKTE ALS KLEINE KUEGELCHEN 485
15.3.2 QUANTENOBJEKTE ALS WELLEN 486
15.3.3 WELLE ODER KUEGELCHEN, JE NACH
EXPERIMENT 487
15.3.4 ETWAS VERTEILTES STOFFLICHES 488
15.3.5 DIE KOPENHAGENER INTERPRETATION 489
15.3.6 UNBESTIMMTHEIT UND SCHROEDINGERS KATZE 490
15.3.7 ZUR NICHTLOKALITAET 491
15.4 FORMALISMEN FUER VORHERSAGEN 492
15.4.1 DER VERBALE FORMALISMUS FUER INTERFERENZ UND KOMPLEMENTARITAET 492
15.4.2 DER ZEIGER-FORMALISMUS 495
15.4.3 DER FORMALISMUS
MIT DEN WAHRSCHEINLICHKEITSPAKETEN 497
15.4.4 LOESEN DER STATIONAEREN SCHROEDINGERGLEICHUNG 499
15.5 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 500
LITERATUR 500
16 ELEMENTARTEILCHENPHYSIK IN DER SCHULE 503
LOECHERT SCHIECK
16.1 ELEMENTARTEILCHENPHYSIK IM UEBERBLICK 504
16.1.1 EXPERIMENTELLE METHODEN 506
16.1.2 DIE MATERIEBAUSTEINE DES STANDARDMODELLS 509
16.1.3 DIE FUNDAMENTALEN KRAEFTE IM STANDARDMODELL 511
16.1.4 DIE
ENTDECKUNG DES HIGGS-BOSONS 514
16.1.5 NEUTRINOS 515
16.1.6 VERLETZUNG DER
CP-
SYMMETRIE 516
16.1.7 EXISTENZ VON
*DUNKLER MATERIE" 517
16.1.8 OFFENE FRAGEN
DES STANDARDMODELLS DER TEILCHENPHYSIK 519
16.2 INHALTE FUER DEN UNTERRICHT 520
16.3 ERKENNTNISMETHODEN UND EXPERIMENTELLE HERAUSFORDERUNGEN DER
TEILCHENPHYSIK 520
16.3.1 TEILCHENBESCHLEUNIGER 521
16.3.2 DETEKTOREN 522
16.4 FEYNMAN-DIAGRAMME ALS SPEZIELLE BESCHREIBUNG IN DER TEILCHENPHYSIK
523
16.5 AUSGEWAEHLTE BEISPIELE FUER DEN UNTERRICHT 525
16.5.1 BESCHLEUNIGEREXPERIMENTE UND DAS.PRINZIP DES SEHENS' 525
16.5.2 AUSWAHL VON EREIGNISSEN 526
LITERATUR 527
XIV INHALTSVERZEICHNIS
17 ASTRONOMIE IM UNTERRICHT 529
ANDREAS MUELLER
17.1 WISSENSSTAND IN DER ASTRONOMIE 530
17.2 OFFENE FRAGEN IN ASTRONOMIE UND KOSMOLOGIE 536
17.3 FUER DEN UNTERRICHT 540
17.4 ERKENNTNISMETHODEN DER ASTRONOMIE 543
17.5 SPEZIELLE BESCHREIBUNGS- UND DARSTELLUNGSWEISEN IN DER ASTRONOMIE
544
17.5.1 DAS HERTZSPRUNG-RUSSELL-DIAGRAMM 544
17.5.2 DIE HIMMELSKARTE 547
17.5.3 FALSCHFARBENFOTO AUS
DER ROENTGENASTRONOMIE 548
17.6 EIN AUSGEWAEHLTES BEISPIEL FUER DEN UNTERRICHT: HELLIGKEIT UND
DISTANZMESSUNG 549
WEITERFUEHRENDE LITERATUR 551
18 CHAOS UND STRUKTURBILDUNG
553
VOLKHARD NORDMEIER, HANS JOACHIM SCHLICHTING
18.1 DETERMINISTISCH UND UNVORHERSAGBAR 554
18.2 CHAOTISCHE SCHWINGUNGEN 556
18.2.1 DAS EXZENTRISCHE
DREHPENDEL 556
18.2.2 DAS CHAOTISCHE
UEBERSCHLAGSPENDEL 558
18.2.3 DER CHAOTISCHE
PRELLBALL 559
18.2.4 ELEKTROMAGNETISCHE SCHWINGER 560
18.2.5 CHAOTISCHES
WASSERRAD 561
18.2.6 DER TROPFENDE WASSERHAHN 562
18.3 DISSIPATIVE STRUKTUREN 563
18.3.1 BOENARDKONVEKTION ALS DISSIPATIVE STRUKTUR 564
18.3.2 SAND ALS
DISSIPATIVE STRUKTUR 566
18.3.3 DISSIPATIVE STRUKTURBILDUNG BEI DER ENTSTEHUNG VON
FLUSSNETZWERKEN 567
18.4 FRAKTALE 567
18.4.1 ELEMENTE DER FRAKTALEN GEOMETRIE 568
18.4.2 FRAKTALE ALS
PHYSIKALISCHE OBJEKTE 571
18.4.3 FRAKTALE ALS
NICHTLINEARE SYSTEME 572
18.4.4 FRAKTALE ALS
THEMA DES
PHYSIKUNTERRICHTS 573
LITERATUR 576
19 WEGE IN DIE NANOWELT
579
MANFRED EULER, MARTIN KAMP, ALFRED FORCHEL
19.1 MIKRO, NANO & TECHNOLOGISCHER WANDEL 580
19.1.1 BILDEREINES KOMPLEXEN NANOKOSMOS 581
19.1.2 REISEN IN DIE NANOWELT: SKALIERUNGEN 582
19.1.3 ERTASTE DIE
NANO-WIRKLICHKEIT 583
19.1.4 ERFUEHLE DIE MOLEKULARE KOMPLEXITAET 585
19.1.5 KREATIVE POTENZIA
LE FORDERN 586
19.2 NANOTECHNOLOGIEN FUER MASSGESCHNEIDERTE MATERIALIEN UND BAUELEMENTE
587
19.2.1 POTENZIALE DER
NANOTECHNOLOGIE 588
19.2.2 REALISIERUNGSFORMEN VON NANOSTRUKTUREN 590
19.2.3 HERSTELLUNGSVERFAHREN 591
19.2.4 ANWENDUNGEN 595
LITERATUR 599
INHALTSVERZEICHNIS
XV
20 BIOPHYSIK
601
JOACHIM RAEDLER, MATTHIAS RIEF, GUENTHER WOELKE, WOLFGANG ZINTH
20.1 STRUKTUR BIOLOGISCHER MOLEKUELE 602
20.1.1 BAUSTEINE DES
LEBENS 603
20.1.2 ZWISCHENMOLEKULARE KRAEFTE UND REAKTIONEN 603
20.1.3 FREIE ENERGIE
- LEBEN IM WECHSELSPIEL VON
ENTHALPIE UND ENTROPIE 605
20.1.4 PROTEINE - MASCHINEN DES LEBENS 606
20.1.5 PROTEINFALTUNG UND KONFORMATIONSAENDERUNGEN 608
20.2 BIOPHYSIK DER ZELLE 611
20.2.1 MEMBRANEN 611
20.2.2 FILAMENTE UND MAKROMOLEKULARE NETZE 614
20.2.3 LONENTRANSPORT DURCH MEMBRANEN 615
20.2.4 TONENKANAELE UND PUMPEN 616
20.3 MOLEKULARE MASCHINEN 617
20.3.1 ENZYMATISCHE REAKTIONEN 617
20.3.2 MOLEKULARE MOTOREN
618
20.3.3 VERGLEICHENDE ASPEKTE 623
20.4 HOCHENTWICKELTE PROZESSE 623
20.4.1 NERVENLEITUNG (NEURONALE SIGNALUEBERTRAGUNG) 624
20.4.2 PHOTOSYNTHESE 625
20.5 BIOPHYSIK IM UNTERRICHT 626
20.5.1 UEBER PHYSIK
UND BIOLOGIE IM PHYSIKUNTERRICHT 626
20.5.2 EXPERIMENTE UND ANALOGVERSUCHE IM UNTERRICHT 627
20.5.3 SCHWIERIGKEITEN BEIM LERNEN DER BIOPHYSIK 628
20.5.4 ZUSAMMENFASSENDE BEMERKUNGEN 629
LITERATUR 630
IV AKTUELLE
BEITRAEGE ZUR
PHYSIKDIDAKTIK
21 SPRACHE IM PHYSIKUNTERRICHT
635
KARSTEN RINCKE, JOSEF
LEISEN
21.1 WAS IST
SPRACHE? 636
21.1.1 WELCHE BEZIEHUNG
HABEN SPRACHE UND DENKEN? 637
21.1.2 SCHRIFTLICHKEIT, MUENDLICHKEIT 639
21.1.3 WAS IST
FACHSPRACHE? 641
21.2 FACH- UND ALLTAGSSPRACHE UNTER DESKRIPTIVER PERSPEKTIVE 642
21.2.1 DAS FACHVOKABULAR 643
21.2.2 SYNTAKTISCHE UND STILISTISCHE MERKMALE 643
21.2.3 DIE KOMMUNIKATIONSSITUATION 644
21.3 FACH- UND ALLTAGSSPRACHE UNTER NORMATIVER PERSPEKTIVE 645
21.3.1 DAS FACHVOKABULAR 645
21.3.2 SYNTAKTISCHE UND STILISTISCHE MERKMALE 646
21.3.3 DIE KOMMUNIKATIONSSITUATION 647
21.4 WELCHER ENTWICKLUNGSZUSAMMENHANG BESTEHT ZWISCHEN ALLTAGS- UND
FACHSPRACHE? . .648
XVI INHALTSVERZEICHNIS
21.5 SPRACHARBEIT IM PHYSIKUNTERRICHT 650
21.5.1 LEITLINIEN DER SPRACHARBEIT IM PHYSIKUNTERRICHT 650
21.5.2 LEITLINIE 1 651
21.5.3 LEITLINIE 2 652
21.5.4 LEITLINIE 3 652
21.6 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 653
LITERATUR 654
22 ALLTAGSVORSTELLUNGEN UND PHYSIK LERNEN
657
REINDERS DUIT
22.1 BEISPIELE FUER ALLTAGSVORSTELLUNGEN 658
22.1.1 VORSTELLUNGEN ZU PHAENOMENEN UND BEGRIFFEN 658
22.1.2 VORSTELLUNGEN UEBER DIE PHYSIK UND UEBER DAS
LERNEN 661
22.1.3 LEHRERVORSTELLUNGEN 662
22.2 VORSTELLUNGEN UND LERNEN 662
22.2.1 VORUNTERRICHTLICHE VORSTELLUNGEN BERUECKSICHTIGEN 662
22.2.2 LERNEN 663
22.2.3 ZUR ROLLE
VON VORSTELLUNGEN BEIM LERNEN 664
22.2.4 KONZEPTWECHSEL 666
22.3 UNTERRICHT AUF DER BASIS VON VORUNTERRICHTLICHEN VORSTELLUNGEN 667
22.3.1 ANKNUEPFEN - UMDEUTEN - KONFRONTIEREN 668
22.3.2 UNTERRICHTSSTRATEGIEN, DIE KONZEPTWECHSEL UNTERSTUETZEN 669
22.3.3 WAERME - TEMPERATUR - ENERGIE 670
22.3.4 VORSTELLUNGEN ZUM TEILCHENMODELL 673
22.4 ANMERKUNGEN UND LITERATURHINWEISE 676
22.4.1 ABSCHLIESSENDE ANMERKUNGEN 676
22.4.2 LITERATURUEBERSICHT ZU ALLTAGSVORSTELLUNGEN 677
LITERATUR 678
23 AUS- UND FORTBILDUNG VON PHYSIKLEHRKRAEFTEN 681
HELMUT FISCHLER
23.1 LEHRERAUSBILDUNG 682
23.1.1 DIE
VEREINBARUNG VON BOLOGNA: BACHELOR UND MASTER 682
23.1.2 LEHRERAUSBILDUNG UND UNTERRICHTSKOMPETENZ 685
23.1.3 REFORM DER STUDIENINHALTE 686
23.1.4 SCHULPRAKTISCHE STUDIEN 690
23.2 DIE ZWEITE PHASE DER LEHRERBILDUNG 691
23.2.1 AUSBILDUNGSSTANDARDS 691
23.3 FORTBILDUNG VON LEHRKRAEFTEN 693
23.3.1 LERNEN
IM BERUF 693
23.3.2 KRITERIEN FUER ERFOLGREICHE LEHRERFORTBILDUNG 694
23.3.3 BUNDESWEITE FORTBILDUNGSPROGRAMME 695
23.3.4 REGIONALE LEHRERFORTBILDUNG 697
23.3.5 SCHULINTERNE LEHRERFORTBILDUNG 698
23.3.6 UNTERRICHTSVIDEOS IN DER LEHRERBILDUNG 700
23.4 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK 701
LITERATUR 702
INHALTSVERZEICHNIS
XVII
24 QUALITATIVE FORSCHUNG IN DEN NATURWISSENSCHAFTLICHEN FACHDIDAKTIKEN
705
MICHAELA VOGT
24.1 PLANUNG EINES QUALITATIVEN FORSCHUNGSPROJEKTES - EIN ERSTER
UEBERBLICK. 706
24.2 ERSTER SCHRITT:THEORETISCHE FUNDIERUNG EINES FORSCHUNGSPROJEKTES
707
24.3 ZWEITER SCHRITT: DATENERHEBUNG 710
24.3.1 FESTLEGUNG DES SAMPLES 710
24.3.2 FESTLEGUNG DER DATENERHEBUNGSMETHODE 711
24.3.3 FESTLEGUNG TECHNISCHER UNTERSUCHUNGSMITTEL 714
24.4 DRITTER SCHRITT: DATENAUSWERTUNG 715
24.4.1 FESTLEGUNG DER DATENAUSWERTUNGSMETHODE 715
24.4.2 FESTLEGUNG DER TECHNISCHEN UNTERSUCHUNGSMITTEL 720
24.5 ALLGEMEINES ZUR DATENINTERPRETATION 722
24.6 UEBERPRUEFUNG DER GUETEKRITERIEN 722
24.7 FAZIT 724
LITERATUR 724
25 EMPIRISCHE FORSCHUNG IN DER PHYSIKDIDAKTIK
727
HANS E. FISCHER, HEIKO KRABBE
25.1 GRUNDLAGEN EMPIRISCHER FORSCHUNG 728
25.2 DAS UNTERSUCHUNGSFELD DER DIDAKTIK DER PHYSIK 729
25.3 THEORIE UND EVIDENZ 732
25.4 KRITERIEN DER GLAUBWUERDIGKEIT 735
25.4.1 OBJEKTIVITAET 735
25.4.2 RELIABILITAET 736
25.4.3 VALIDITAET 738
25.4.4 SIGNIFIKANZ
740
25.4.5 RELEVANZ UND
EFFEKTSTAERKE 741
25.5 DAS UNTERSUCHUNGSDESIGN UND DIE STICHPROBE 742
25.5.1 DESKRIPTION UND KORRELATION - UEBER INTERNATIONALE VERGLEICHSTESTS
742
25.5.2 INTERVENTION UND KAUSALITAET - EXPERIMENTELLE UND
QUASI-EXPERIMENTELLE FORSCHUNG 743
25.5.3 LAENGSSCHNITT UND QUASI-LAENGSSCHNITT 746
25.5.4 ZUR AUSWAHL DER STICHPROBE 747
25.6 ANALYSE VON UNTERRICHT 748
25.7 UNTERRICHTSVIDEOGRAFIE 749
25.8 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 752
LITERATUR 753
26 SCHUELERLABORE: LERNEN DURCH FORSCHEN UND ENTWICKELN 759
MANFRED EULER, TOBIAS SCHUETTLER, DIETER HAUSAMANN
26.1 LABORE ALS AUSSERSCHULISCHE LERNORTE: ERFOLGSGESCHICHTE EINER
BILDUNGSINNOVATION 760
26.2 KOMPLEXE LERNUMGEBUNG: EINHEIT IN DER VIELFALT VON
SCHUELERLABORKONZEPTEN 762
26.2.1 GEMEINSAME ZIELE UND GESTALTUNGSMERKMALE 762
26.2.2 FACHSPEZIFISCHE DIFFERENZIERUNGEN DER ANGEBOTE 763
26.2.3 BALANCE VON
INSTRUKTION UND KONSTRUKTION 764
26.3 WIRKUNGSFORSCHUNG: DIE KONTRAINTUITIVE EFFEKTIVITAET DER
LABORAKTIVITAETEN 765
26.4 UNTERRICHTSENTWICKLUNG: RENAISSANCE DES ERFAHRUNGSBASIERTEN LERNENS
768
26.4.1 ARBEITSWEISEN ERFAHRBAR MACHEN: LEHR-LERN-ZYKIEN 768
26.4.2 KREATIVE PROZESSE
ERFAHRBAR MACHEN: EXPERIMENTE ALS WERKZEUGE UND FLUEGEL DES
GEISTES . .769
XVIII INHALTSVERZEICHNIS
26.4.3 WISSEN VERKOERPERN:
HANDLUNGSMUSTER UND ABSTRAKTIONEN 770
26.4.4 GESTALTUNG VON LABORPROJEKTEN: GELINGENSKRITERIEN FUER FORSCHENDES
LERNEN 771
26.4.5 LERNEN DURCH EXPERIMENTIEREN: IST-ZUSTAND 772
26.4.6 FORSCHEND
LERNEN: UNTERRICHTSMUSTER VERAENDERN 773
26.5 OIE
HEFE IM TEIG:
BRAUCHEN WIR AUCH KUENFTIG SCHUELERLABORE? 775
26.6 DAS DLR_SCHOOL_LAB OBERPFAFFENHOFEN - EIN BESONDERER
AUSSERSCHULISCHER LERNORT . .776
26.6.1 DAS KONZEPT
DES DLR_SCHOOL_LAB
OBERPFAFFENHOFEN 777
26.6.2 AUSBLICK 780
LITERATUR 781
27 MODELLBEGRIFF UND MODELLBILDUNG IN DER PHYSIKDIDAKTIK
783
EMST KIRCHER
27.1 ERLAEUTERUNGEN UND FESTLEGUNGEN ZUM MODELLBEGRIFF 784
27.1.1 ZWECKMAESSIGKEIT UND KONVENTIONEN 784
27.1.2 EINGRENZUNG DES
MODELLBEGRIFFS 785
27.1.3 ERLAEUTERUNGEN ZUM MODELLBEGRIFF 786
27.1.4 FORMALE DARSTELLUNG DES ERKENNTNISPROZESSES
UND MODELLDEFINITION 786
27.1.5 .ANALOGIEN" ZWISCHEN MODELL UND OBJEKT 788
27.2 BEZIEHUNGEN ZWISCHEN MODELL UND OBJEKT 789
27.2.1 DAS ABBILDUNGSMERKMAL 789
27.2.2 DAS VERKUERZUNGSMERKMAL 790
27.2.3 GEGENSTAENDLICHE MODELLE: STRUKTURMODELLE, FUNKTIONSMODELLE,
GESTALTAEHNLICHE MODELLE. .791
27.3 EIGENSCHAFTEN VON MODELLEN 792
27.3.1 ANSCHAULICHKEIT VON MODELLEN 793
27.3.2 EINFACHHEIT VON MODELLEN 794
27.3.3 TRANSPARENZ VON
MODELLEN 796
27.3.4 VERTRAUTHEIT VON MODELLEN 797
27.3.5 PRODUKTIVITAET VON MODELLEN 798
27.3.6 BEDEUTSAMKEIT VON MODELLEN 799
27.4 FUNKTIONEN VON MODELLEN 800
27.4.1 ERKLAERUNGEN DURCH MODELLE 800
27.4.2 PROGNOSEN DURCH MODELLE 802
27.4.3 LERNEN DURCH MODELLE 803
27.5 KLASSIFIKATION VON MODELLEN 804
LITERATUR 806
28 UEBER DIE NATUR DER NATURWISSENSCHAFTEN LERNEN
809
ERNST
KIRCHER
28.1 UEBER DIE NATUR DER NATURWISSENSCHAFTEN LERNEN - ZIELE UND INHALTE
810
28.1.1 NATURWISSENSCHAFTEN UND WIRKLICHKEIT 810
28.1.2 WASSINDNATURWISSENSCHAFTEN? 814
28.1.3 TECHNIK- UND WISSENSCHAFTSETHISCHE ASPEKTE 816
28.2 STANDARDMETHODEN DER NATURWISSENSCHAFTEN 820
28.2.1 ZUR INDUKTIVEN METHODE 820
28.2.2 ZUR HYPOTHETISCH-DEDUKTIVEN METHODE 823
INHALTSVERZEICHNIS
XIX
28.3 HISTORISCHE BESCHREIBUNGEN NATURWISSENSCHAFTLICHER THEORIEBILDUNG
825
28.3.1 NATURWISSENSCHAFTLICHE REVOLUTION UND NORMALWISSENSCHAFT 825
28.3.2 NATURWISSENSCHAFTEN ALS HISTORISCHE TRADITION 830
28.3.3 NATURWISSENSCHAFTEN ALS ABSTRAKTE UND HISTORISCHE TRADITION 831
28.4 THEORIEBILDUNG IN DER PHYSIK - MODELLBILDUNG IM PHYSIKUNTERRICHT
833
28.4.1 UEBER THEORIEBILDUNG IN DER PHYSIK 833
28.4.2 OBER MODELLBILDUNG IM PHYSIKUNTERRICHT 836
28.4.3 UEBER DIE BEDEUTUNG VON EXPERIMENTEN IN DER PHYSIK
UND IM PHYSIKUNTERRICHT 837
28.5 ERGAENZENDE UND WEITERFUEHRENDE LITERATUR 839
LITERATUR 839
29 MULTIMEDIA UNTER LERNTHEORETISCHEN ASPEKTEN 843
RAIMUND GIRWIDZ
29.1 MULTIMODALITAET, MULTICODIERUNG, INTERAKTIVITAET 845
29.2 THEORIEN ZUM LERNEN MIT MULTIPLEN REPRAESENTATIONEN 848
29.2.1 THEORIE ZUM
MULTIMEDIALERNEN VON MAYER 848
29.2.2 DAS INTEGRIERTE MODELL DES TEXT-
UND BILDVERSTEHENS NACH SCHNOTZ UND BANNERT 850
29.2.3 DARSTELLUNGSVIELFALT UND LERNEN IN PHYSIK 851
29.3 KOGNITIVE BELASTUNGEN UND KORRESPONDIERENDE MASSNAHMEN 853
29.3.1 COGNITIVE LOAD BERUECKSICHTIGEN 853
29.3.2 ANPASSEN DER
BELASTUNGEN 855
29.3.3 SUPPLANTATIONSKONZEPT UND KOHAERENZBILDUNG 857
29.3.4 ADAPTIVE PROGRAMME 858
29.4 SIMULATIONEN UND ENTDECKENDES LERNEN 859
29.4.1 SIMULATIONEN FUER DEN PHYSIKUNTERRICHT 859
29.4.2 ENTDECKENDES LERNEN MIT DIGITALEN MEDIEN UND KOGNITIVE FUEHRUNG
860
29.4.3 UNTERRICHTEN MIT SIMULATIONEN 861
29.5 KOMPLEXES LERNEN UND MULTIMEDIA 862
29.5.1 HILFEN ZUM AUFBAU MENTALER MODELLE 863
29.5.2 KOGNITIVE FLEXIBILITAET FOERDERN 865
29.5.3 SITUIERTES LERNEN UND WISSENSVERANKERUNG 868
29.5.4 WISSENSSTRUKTURIERUNG UND VERNETZUNG 869
29.6 ABSCHLIESSENDE BEMERKUNGEN 872
LITERATUR 873
SERVICETEIL 879
STICHWORTVERZEICHNIS 880 |
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