Unterrichtsmaterialien Elektrizität: Ganze Werke Seite 11/14
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Physik
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Praktika in der Schule
Praktika sind ein guter Rahmen, in dem Ihre Schülerinnen und Schüler Arbeitsweisen der Physik erlernen und vertiefen sowie Fachwissen erwerben können. Und: Praktika sind vielfältig! Für verschiedene Unterrichtsziele existieren geeignete Praktikumsformen, von denen Ihnen dieses Heft eine breite Auswahl präsentiert. Die vorgestellten Praktika umfassen Varianten mit eher offenen und eher geschlossenen Aufgaben, mit festem oder flexiblem Zeitrahmen, mit unterschiedlichsten Experimentiermaterialien, mit enger oder loser Verbindung zu klassischen Themen des Physikunterrichts, Das Spektrum der Praktikumsformen reicht dabei vom klassischen "Physikpraktikum" bis zu in den Unterricht eingebetteten Praktikumsexperimenten.
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MINT Zirkel - Ausgabe 01, April 2012
MINT Zirkel - Ausgabe 01, April 2012
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Halbleiter
Halbleiter sind die Grundlage der meisten aktuellen technischen Anwendungen vom Computer bis zur LED. Dennoch werden sie im Unterricht oft nur oberflächlich oder gar nicht behandelt. Dieses Heft zeigt Ihnen, welche didaktischen Chancen im Thema Halbleiter stecken und wie interessanter Unterricht dazu aussehen kann. Schüleraktivität und Experimente stehen im Zentrum aller Unterrichtsvorschläge des Heftes. Diese beschäftigen sich u. a. mit unterschiedlichen Halbleiterbauelementen: Leucht- und Laserdioden, Fotodioden, Bipolartransistoren, Unipolaren Transistoren.
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Magnetismus
Magnetismus – ein einfaches Thema? Nicht ganz. Zwar lassen sich viele Experimente mit einfach verfügbaren Materialien auch schon von jüngeren Kindern durchführen, die Physik hinter den Phänomenen ist jedoch durchaus komplex. Das Heft erklärt, wo die Probleme liegen und wie sie sich im Unterricht vermeiden lassen. Im Zentrum des Heftes steht die Auseinandersetzung mit Modellen für den Magnetismus. Dafür beschreiben die Beiträge des Heftes unterschiedliche methodische Unterrichtsvarianten wie z. B. Lernzirkel und Gruppenpuzzle. Auch Perspektiven über die Physik hinaus, z. B. auf die Wissenschaftsgeschichte oder die Biologie, vertiefen das Verständnis des Magnetismus.
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Physik historisch verstehen
Im Physikunterricht sollen Ihre Schülerinnen und Schüler nicht nur Fachinhalte der Physik lernen, sondern auch einen Einblick gewinnen, wie man in der Physik zu Erkenntnissen gelangt. Hier bietet die Beschäftigung mit der Geschichte der Physik besondere Potenziale: Schülerinnen und Schüler können dabei z. B. erfahren, dass Experimente von Menschen und abhängig von den jeweiligen Zeitumständen entwickelt wurden, dass Theorien nicht einfach da sind oder von genialen Wissenschaftlern aus der Natur herausgelesen wurden, sondern sich hinter ihnen mühsame Forschungswege verbergen. Diese Ausgabe von Unterricht Physik stellt Ihnen erprobte Konzepte vor, wie sich der historische Blick in den Physikunterricht integrieren lässt.
Neben grundlegenden Informationen und methodischen Ideen zur Einbeziehung von Geschichte in den Physikunterricht zeigen erprobte Unterrichtseinheiten, wie ein historisch orientierer Physikunterricht konkret aussehen kann. Die Beispiele wurden aus zentralen Bereichen der Schulphysik gewählt und behandeln u. a. Bereiche
der Wärmelehre,
der Elektrizitätslehre und
der Mechanik.
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Von der Knallgasexplosion zur Brennstoffzelle
Die Brennstoffzelle hält Einzug in unsere Lebenswelt, ohne direkt wahrgenommen zu werden. So wird diskutiert, ob eine solare Wasserstoffwirtschaft, in der die Brennstoffzelle eine zentrale Rolle spielt, eine Alternative zur fossilen und atomaren Energiewirtschaft der Gegenwart ist. Vor diesem Hintergrund ist es wichtig, den Schülern die entsprechenden Basisinformationen mit auf den Weg zu geben, um an dieser teilweise sehr kontrovers geführten Debatte teilhaben zu können.
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Kino in der 3. Dimension – polarisiertes Licht macht’s möglich!
Man hat das Gefühl, man sitzt mittendrin im Geschehen: Häuser, Autos und die Schauspieler scheinen zum Greifen nahe. 3-D-Filme revolutionieren das Kino. Der Film wird dank raffinierter Technologie zu einem vollkommenen Erlebnis. Mit der Neuentwicklung der 3-D-Technologie wird ein Milliardengeschäft erwartet.
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Vertretungsstunden Physik 7./8. Klasse
Das gehört zu Ihrem Schulalltag: Kurzfristig müssen Sie für eine Vertretungsstunde einspringen. Pech, wenn das ein Fach ist, für das Sie nicht ausgebildet sind. Dennoch muss die anstehende Stunde mit Inhalt gefüllt werden. Der vorliegende Band bietet sofort einsetzbare Unterrichtsmaterialien, die thematisch in den regulären Unterricht passen und sich an den Lehrplänen orientieren. Geboten werden Aufgaben zu den Themen Kernschatten, Reflexionen, Brechung, Wäremeleitung, Aggregatzustände, Hebelgesetz, Hookesches Gesetz, Stromkreis, Wiederstand und Magnete. Die Arbeitsblätter sind so aufgebaut, dass die Schüler selbstständig arbeiten und ihre Lösungen kontrollieren können. So ist auch in der Vertretungsstunde vernünftiger Unterricht garantiert!
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Physik I - kompetenzorientierte Aufgaben
Camera Obscura, Brownsche Bewegung, die Besonderheit des Wassers oder Magnete und ihre Wirkung - mit diesem E-Book erforschen und entdecken Ihre Schüler die spannende Welt der Physik. Anke Ganzer bietet Ihnen kompetenzorientierte Unterrichtsmaterialien für den Anfangsunterricht. Die Arbeitsblätter liegen in drei unterschiedlichen Niveaustufen vor. Sie decken alle in den Lehrplänen geforderten Kompetenzbereiche ab: Beschreiben, Bewerten, Vergleichen, Arbeiten mit Diagrammen, Arbeiten mit Sachtexten, Arbeiten mit Modellen, Begründen, Berechnen physikalischer Größen und Erklären von Erscheinungen in der Natur. Thematisch berücksichtigen die Kopiervorlagen alle wesentlichen Teilbereiche der Physik. Lernzielkontrollen am Ende eines jeden Kapitels evaluieren das Gelernte. Ein Lösungsteil ermöglicht Ihnen die schnelle Kontrolle.
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Kompetenzorientiert unterrichten
Sie müssen Physik seit den Bildungsstandards kompetenzorientiert unterrichten. Doch wie geht das eigentlich? Und was ist überhaupt das Neue am kompetenzorientierten Unterricht? In einem Wort: die Handlungsdimension. Im Zentrum des kompetenzorientierten Physikunterrichts steht der handelnde Umgang mit Wissen. Unterricht Physik zeigt Ihnen, wie solcher Unterricht in der Praxis aussieht.
Dieses Doppelheft erläutert den Kompetenzbegriff, entwirft ein geeignetes Lehr-Lern-Modell für kompetenzorientierten Unterricht und gibt Planungshilfen für entsprechende Lerneinheiten. Konkrete und erprobte Praxisbeispiele aus unterschiedlichen Gebieten der Physik überzeugen und ermutigen Sie zum kompetenzorientierten Unterrichten, u. a. zu
für den Anfangsunterricht,
zu astronomischen Phänomenen,
zum Thema Gasgesetze,
zur geometrischen Optik.
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Modelle
Mit Modellen zu arbeiten, das gehört genauso zur Physik wie die Experimente. Doch das Denken in Modellen ist für die Schülerinnen und Schüler oft schwierig. Dieses Heft zeigt Ihnen, wie Sie diesen Schwierigkeiten begegnen und das Modelldenken Ihrer Schüler auf unterschiedliche Weise anregen können.
Die konkreten Unterrichtsvorschläge stammen aus verschiedenen physikalischen Inhaltsbereichen. Sie finden u. a. Anregungen
zu Modellen im Alltag und im Anfangsunterricht,
zu optischen Phänomenen,
zur Unterstützung der Modellbildung durch den Computer,
zur Geschichte physikalischer Modelle in der Wärmelehre,
zu Modellen in der Quantenphysik.
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Sonne, Wind- und Wasserkraft – wie gewinnt man aus erneuerbaren Energien Strom?
Die Angst um die Natur wird dann am heftigsten, wenn sie auch eine Angst um das eigene Wohlergehen ist (Joachim Radkau, Natur und Macht, München 2000). In diesem Beitrag lernen Ihre Schüler erneuerbare Energien kennen. Sie entdecken in einfachen Experimenten die physikalischen Techniken, die der Gewinnung von grünem Strom zugrunde liegen.
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Physik verstehen
Das Werk bietet eine gebietsübergreifende Zusammenfassung der wichtigsten Grundlagen. Physikalische Prozesse und Phänomene werden allgemein verständlich dargestellt und anhand praktischer Beispiele aus dem Alltag erklärt. Der Schwerpunkt wird auf grundlegende Konzepte, Begriffe und Denkweisen gelegt, wobei weitgehend auf den mathematischen Formalismus verzichtet wird. Zahlreiche Grafiken unterstützen den Text. Den Studierenden der Medizin, naturwissenschaftlicher oder technischer Studienrichtungen werden die notwendigen Grundlagen des Faches vermittelt. Zur praktischen Erläuterung werden Zusammenhänge zwischen physikalischen Prozessen und Alltagsphänomenen aufgezeigt. Im Anhang finden sich eine Sammlung der verwendeten Abkürzungen, die sowohl in physikalischen Formeln als auch im fachlichen Sprachgebrauch ihre Anwendung finden, sowie ein ausführliches Register, anhand dessen das rasche Auffinden von Information erleichtert wird.
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Authentische Aufgaben
Damit Schülerinnen und Schüler erkennen, dass sie Physik überall in ihrem Alltag begegnen, brauchen sie geeignete Kontexte für das Lernen von Physik. Eine Möglichkeit sind Aufgaben, die von alltagsrelevanten Fragestellungen und realen Ereignissen ausgehen. Zeitungsartikel und Werbeanzeige können geeignete Ausgangspunkte für entsprechende Aufgaben sein. Diese Ausgabe von Unterricht Physik stellt Ihnen eine umfangreiche und kommentierte Sammlung solcher Aufgaben vor. Die Themen der Aufgaben decken die wichtigsten Gebiete der Sekundarstufe I ab, teils mit Zusatzaufgaben für die Sekundarstufe II. Alle Aufgaben sind mit gestuften Hilfen und Lösungen versehen, sodass Ihre Schülerinnen und Schüler die Aufgaben selbstständig bearbeiten können. Neben den Aufgabenbeispielen erhalten Sie auch Hinweise zu Konstruktionsprinzipien für authentische Aufgabenstellungen sowie einen Überblick über die Lernwirkung dieser Medien, die in umfangreichen Studien im alltäglichen Physikunterricht untersucht wurde.
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Es gibt kein Zurück – Wärme und Entropie verstehen
Die Schülerinnen und Schüler verstehen, was mit dem Begriff Entropie gemeint ist. Sie haben gelernt, dass in geschlossenen Systemen die Entropie entweder konstant bleibt (Übergänge zwischen adiabatisch äquivalenten Zuständen) oder zunimmt, jedoch nicht abnehmen kann. In offenen Systemen hingegen kann die Entropie auch abnehmen. Die Lernenden können Beispiele für reversible und irreversible Prozesse nennen und das Prinzip des Stirlingmotors bzw. des Thermogenerators erklären.
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Alternative Antriebe beim Pkw – Konzepte für die Zukunft
Noch beherrschen Autos, die mit herkömmlichem Kraftstoff betrieben werden, das Straßenbild. Doch was erwartet uns in 5, 10 oder 20 Jahren? Es ist anzunehmen, dass solche Autos dann – angesichts der Begrenztheit fossiler Brennstoffe und der durch sie verursachten Umweltverschmutzung – auf unseren Straßen nicht mehr so stark vertreten sind. Welche Alternativen zu Autos mit herkömmlichem Verbrennungsmotor gibt es bereits heute? Unternehmen Sie mit Ihren Schülern eine spannende Reise in die Zukunft des Automobils. Betrachten Sie mithilfe des Beitrags alternative Antriebsformen wie das Elektroauto, Hybridfahrzeuge und Autos, die mit Wasserstoff oder Biodiesel angetrieben werden. Thematisieren Sie die jeweilige Technologie und sprechen Sie ihre Vor- und Nachteile an.
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Forschend-Entdeckendes Lernen
Spätestens seit den Bildungsstandards ist klar: Schülerinnen und Schüler sollen im Physikunterricht nicht nur physikalisches Wissen erwerben, sondern auch Einblicke erhalten, wie man in der Physik zu Erkenntnissen gelangt. Beim forschend-entdeckenden Lernen können die Schülerinnen und Schüler selbstständig für sie Neues herausfinden und so nachvollziehen, wie Forschung funktioniert
Die Artikel in dieser Ausgabe von Untericht Physik zeigen Ihnen, was bei der Konzeption forschend-entdeckenden Unterrichts zu bedenken ist und wo seine Chancen und Grenzen liegen. Zudem erhalten Sie vielfältige Anregungen für forschend-entdeckende Unterrichtsansätze auf verschiedenen Klassenstufen.
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Chemie erleben
Haben Sie Chemie bisher immer als eine Form von (schwarzer) Magie wahrgenommen? Zu unrecht! Jedes Mal, wenn Sie photographieren, wenn Sie etwas waschen, kleben oder streichen, betreiben Sie Chemie - und Kochen ist ohnehin angewandte Biochemie. Das Buch behandelt die spezielle Chemie auf eine neue Art: Im anorganischen Teil werden die Struktur der Orbitale und das Periodensystem erklärt sowie die einzelnen Elemente besprochen, wobei der Schwerpunkt auf Verständnis und Zusammenhänge gelegt wird. Eine Vielzahl an Beispielen und Anwendungen aus dem Alltag sorgen für Anschaulichkeit (Spurenelemente und Ernährung, Ozon, Treibhauseffekt usw.). Der organische Abschnitt behandelt die Theorie der Reaktionsmechanismen, Isomerien, Nomenklatur u.ä. Darauf baut die spezielle organische Chemie auf. Im analytischen Teil werden Methoden vorgestellt, wobei nur die Grundprinzipien erklärt werden.
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Verschiedene Ziele – Verschiedene Aufgaben
Aufgaben kann man als Lehrer sehr viel breiter einsetzen als nur zum Üben: Sie können zur Motivation dienen oder zur Auseinandersetzung mit Problemstellungen, sie können die Arbeit im Team anregen, für Differenzierung im Unterricht sorgen oder helfen, das erworbene Wissen zu strukturieren. Dieses Heft von Unterricht Physik unterstützt Sie dabei, die vielfältigen Potenziale unterschiedlichster Aufgabenformen zu entdecken.
Sie finden in dieser Ausgabe Ideen und Anregungen, wie Sie Aufgaben für verschiedene Ziele im Unterricht nutzen können, z. B.
zum Motivieren,
zum Erarbeiten,
zum Differenzieren und zum kooperativen Lernen,
zum Üben.
Für jeden dieser Bereiche erhalten Sie Hinweise, Tipps und Vorschläge sowie konkrete Aufgabenbeispiele.
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Kompetenzbereich Kommunikation
Mit den Bildungsstandards für den Physikunterricht wird die Förderung von Kommunikationskompetenz auch als fachspezifische Aufgabe verstanden. Doch was genau sind die physikspezifischen Aspekte von Kommunikation? Was kann der Physikunterricht hier beitragen, was z.B. der Deutschunterricht nicht leistet? Diese Ausgabe von Unterricht Physik entfaltet das Thema Kommunikation im Physikunterricht in vielen Dimensionen und liefert Impulse dazu, wie eine Förderung von Kommunikationskompetenz im Physikunterricht aussehen kann.
Das Heft diskutiert, was Kommunikationskompetenz im Bereich Physik überhaupt sein kann und wie sie sich fördern und nicht zuletzt messen lässt. Darüber hinaus finden Sie im Heft vielfältige unterrichtspraktische Zugänge zur Förderung von Kommunikationskompetenz, u.a.
über Unterricht nach den Grundsätzen der Themenzentrierten Interaktion,
im Rahmen von projektorientiertem Unterricht,
mit dem Besuch eines Schülerlabors als Anlass für Kommunikation,
mithilfe eines Planspiels,
zu sachbezogener Kommunikation mithilfe kooperativer Methoden-Werkzeuge,
zu wissenschaftlicher Kommunikation.
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Wärmelehre
Im Zentrum dieses "Materialien & Methoden"-Heftes steht die Wärmelehre und somit ein Gebiet, dem Schülerinnen und Schüler vom Sachunterricht bis in die Sekundarstufe II immer wieder begegnen. Ohne die Wärmelehre ist kein angemessenes Verständnis des Energiebegriffs möglich, und auch die Gründe für aktuelle Probleme von Energienutzung und begrenzten Ressourcen lassen sich ohne thermodynamische Grundkenntnisse kaum nachvollziehen. Mit diesem Heft stellen wir sowohl die zentralen fachlichen Grundbegriffe der Wärmelehre und ihre historische Entwicklung dar, als auch verbreitete Schülervorstellungen zu diesem Bereich. Etliche Vorschläge dieses Heftes bieten zudem Anregungen für mehr methodische Vielfalt im Großen wie im Kleinen: Die Angebote reichen von Ideen für Projekte über einfach einsetzbare Aufgabenformate für das Vertiefen und Wiederholen bis zu Materialien für das Lernen an Stationen. Aus dem Inhalt: Mit Aufgaben Schülervorstellungen zur Wärmelehre erkunden. Eine kommentierte Aufgabensammlung; Schmelzen und Erstarren; Projektorientierte Erarbeitung eines Themenbereichs der Thermodynamik mit Blick auf Anwendungen in Natur und Technik; Funktionszeichnungen zur Wärmepumpe Eine Aufgabe mit gestuften Hilfen; Thermometer und Temperatur; Im Partnerinterview Grundkenntnisse wiederholen; Von der inneren Energie zur brownschen Bewegung. Materialien: Umfangreiches Material für das Lernen an Stationen bietet zudem auch die zum Heft erscheinende CD-ROM Lernen an Stationen: Wärmelehre.
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Neue wege in die Welt der Klänge
Wenn wir Musikinstrumente und Klänge durch die Brille der Physik betrachten, denken wir vermutlich zuerst an Schwingungen und Wellen, an Lautsprecher, die bei bestimmten Frequenzen Resonanzen zeigen. Zu den Klängen gehört aber noch mehr: der Raum, in den hinein sie sich ausbreiten, und der Mensch, der den Klang wahrnimmt. Es ist diese Trias aus Instrument, Raum und Mensch, die den Rahmen für die Beiträge im vorliegenden Heft aufspannt: Musikinstrumente werden ebenso betrachtet wie die Ausbreitung des Klangs in den umbauten oder natürlichen Raum hinein oder die Wahrnehmung und Unterscheidung von Klängen.
Lernen Sie mit diesem Heft neue Aspekte des Themas Klang & Musik kennen, die die bekannten Physik-Lehrbuchdarstellungen ergänzen. Neben konkreten Vorschlägen für Experimente bietet das Heft insbesondere auch fachliche Informationen zum Thema.
Aus dem Inhalt:
Musik und KlängeEin fachlich, methodisch und ästhetisch reizvoller Kontext für den Physikunterricht
Klänge hören und lesenAkustische Phänomene durch einen Wechsel der Darstellungsformen erkunden
Aus dem Rauschen der volle KlangModellexperimente zur Klangentstehung in Orgel und Flöte
Die akustische und elektrische Gitarre als KontextLernen an Stationen zu den Themen "Schwingungen und Wellen" sowie "elektromagnetische Induktion"
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Aufgaben zur Ausbildung von Bewertungskompetenzen im Physikunterricht der Sekundarstufe I
Aufgaben zur Ausbildung von Bewertungskompetenzen im Physikunterricht der Sekundarstufe I
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Kreuz und quer durch die Physik
Wie selbstverständlich benutzen wir im Physikunterricht und im Alltag Maßeinheiten wie beispielsweise Ohm, Ampere und Volt. Täglich begegnen wir den Errungenschaften der Physik-Pioniere, seien es die Erkenntnisse von Archimedes oder die Entdeckung der Röntgenstrahlen durch Wilhelm Conrad Röntgen. Bei unserer Rätselreise kreuz und quer durch die Physik entdecken die Schülerinnen und Schüler viele interessante Phänomene und vertiefen dabei ihr Wissen. Der Beitrag kann gut als „Highlight“ einer Unterrichtsreihe verwendet werden, um erworbenes Wissen zu bündeln und spielerisch „abzufragen“. Der „sportlich faire“ Wettbewerbsgedanke bietet den Lernenden einen zusätzlichen Motivationsanreiz.
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Stationenzirkel zur elektromagnetischen Induktion – den Generator und den Elektromotor simulieren
Stationenzirkel zur elektromagnetischen Induktion – den Generator und den Elektromotor simulieren
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