Simulation zur Thematik „Aggregatzustände“

In der letzten Sitzung sollten die Gruppen gemeinsam einen Lehrplan erarbeiten wie die jeweilige Simulation im Unterricht eingesetzt werden kann.
Unsere Gruppe beschäftigte sich mit der Thematik der Aggregatzustände. Dem unteren Bild ist zu entnehmen wie eine Simulation passend eingesetzt werden kann. Dabei lautet das Lernziel dieser Stunde wie folgt:
Die Schülerinnen und Schüler können mithilfe des Teilchenmodells die verschiedenen Aggregatzustände beschreiben.
Hier der Link zu verwendeten Simulation:
https://phet.colorado.edu/sims/html/states-of-matter/latest/states-of-matter_de.html
Unsere geplante Unterrichtsstunde würde sich für eine Doppelstunde eignen.

Lehrplan der Unterrichtsstunde zur Thematik „Aggregatzustände“

Um eine Abfrage des erworbenen Wissens durchzuführen, würden wir folgende Fragen im kahoot einbauen:

  1. In wie vielen Zuständen kann Wasser vorkommen?
  2. Welche Aggregatzustände gibt es?
  3. Mit welchem Modell lassen sich die Aggregatzustände erklären?
  4. Wie verhalten sich die Teilchen eines Stoffes, wenn dieser erhitzt wird?
  5. Wie wird der Übergang eines Stoffes vom festen zum gasförmigen Zustand genannt?

Werbung

Simulationen

Im digitalen naturwissenschaftlichen Unterricht kommt Simulationen eine besondere Bedeutung zu. Simulationen eignen sich, um Experimente durchzuführen, die im Klassenraum im Original nicht oder nur mit großem Aufwand durchzuführen wären. Einschränkungen sind herbei zum Bespiel sicherheitsrleavante Aspekte oder auch die Ausstattung der Schule. Zudem ermöglichen es Simulationen, physikalische Phänome ohne Nebeneffekte zu untersuchen (z.B. in der Mechanik ohne Reibung zu arbeiten) oder Modelle wie das TEilchenmodell zu veranschaulichen.

Bevor eine Simulation im Unterricht eingesetzt wird, sollteihr Einsatz gut auf die Zweckmäßigjkeit geprüft werden. Unterstützt sie dabei, die gesetzten Lernziele zu erreichen? (Btw: Lernziele sollten immer möglichst operationalisiert formuliert werden. Eine Liste von Operatoren finden Sie z.B. in den CuVos für Niedersachsen)

Eine große Auswahl an Simulationen bietet die PHET, die angesiedelt sind an der University of Colorado in Boulder. Die meisten der Simulationen sind auf Deutsch und als html5 (also Browser basiert) verfügbar. Zusätzliche Installationen sind nicht notwendig.

Praktisches zum Einsatz im Unterricht

Wenn SuS online mit Simulationen arbeiten sollen, ist ein URL-Shortener (wie bit.ly oder tinyurl) eine gute Hilfe. Ein anderes Mittel ist ein QR-Code, der aber voraussetzt, dass alle Geräte mit einem QR-Scanner ausgestattet sind.

Im Seminar haben wir in Gruppenarbeit zu jeweils einer Simulation Lernziel(e) formuliert. In der nächsten Stunde werden wir noch einmal genauer erarbeiten, wie eine ganze Stunde geplant werden kann, in der eine Simulation genutt wird.

Erklärvideos II

Als Fazit der letzten Stunde haben wir gesehen, dass verschiedene YouTube-Kanäle unterscheidelich geeignet sind, um zu Hause zu lernen und Unterrichtsinhalte nachzuholen. Während „The simple physics“ Inhalte sehr kurz herunterbricht („Teaching to the test“), ist „musstewissen“ deutlich umfangreicher. Die Gesetze werden nur in den ersten vier Minuten erläutert, danach gibt es viele teilweise abschweifende oder unpasssende Beispiele.

Wenn diese Videos interaktiv gestaltet werden, kann der Lerneerwerb deutlich verbessert werden. Mit eingefügten Stops kann auch wichtiges von unwichtigem getrennt werden. Der Aufsatz h5p eignet sich hierfür besonders.

Stefan Richtberg hat in einem Padlet Physik-Videos mit h5p gesammelt.


Am selben Tag erschien übrigens die Studie „Jugend/YouTube/Kulturelle Bildung. Horizont 2019 „. Hier eine Zusammenfassung auf Spiegel online, hier die komplette Studie.

Erklärvideos II

Und dank Twitter gleich noch zwei passende Artikel zum Thema.

Noch mehr Lesefutter

Im Seminar gab es viele Fragen zu offenem und digitalem Arbeiten. Kann das gelingen? Wie stelle ich den Kompetenzerwerb der SuS sicher? Wie kann ich prüfen und Leistung bewerten?
Dazu hat Björn Nölte (@Noelte030) ganz aktuell etwas geschrieben.

Ist das, was die Uni-Dozentinen erzählen, nicht geträumte Zukunftsmusik oder kann das tatsächlich auch in Schulen umgesetzt werden? Ja, das geht!
Jan Martin Klinge vom halbtagsblog (der insgesamt SEHR lesenswert ist und einen wohlwollenden und offenen Einblick ins Schulleben gibt), hat ein paar konkrete Ideen für den Physik-Unterricht gesammelt. Beachten Sie unbedingt auch die Kommentare unter dem Artikel und seine Blogposts zu Themen wie Lerntheken, Digitales, Physik.

Außerdem zeigen @bildungsdings und seine SuS auf physik-am-gsg.de , mit welchen digitalen Methoden sie Unterricht machen.

Wie bei den letzten Leseaufträgen können Sie uns zeigen, welche Impulse Sie aus den verlinkten Artikeln mitgenommen haben, indem Sie hier oder vor Ort auf den Blogs oder auch auf Twitter kommentieren. Ich bin sehr gespannt auf Ihre Einschätzungen und würde mich freuen, wenn ein Dialog zustande kommt.




Gruppe 3: Radioaktivität

Rahmenbedingungen

  • Thema der Unterrichtseinheit: Radioaktivität
  • Dauer: 5 Wochen
  • Klassenstufe: 10 (Gymnasium)

Inhalte

Die geplante Unterrichtseinheit behandelt ausgewählte schulrelevante Inhalte aus der Atom- und Kernphysik gemäß dem niedersächsischen Kerncurriculum (siehe dazu: http://db2.nibis.de/1db/cuvo/datei/kc_physik_go_i_2009.pdf). An Vorwissen wird lediglich die grundlegende Atomvorstellung eines unteilbaren Teilchens vorausgesetzt, aus welchem sich die gesamte Materie zusammensetzt.

Es bietet sich an, abhängig von der Gesamtanzahl der Schülerinnen und Schüler vier bis fünf feste Gruppen einzuteilen, welche sich vertieft mit jeweils einem Themenblock befassen. Im Falle von fünf Gruppen etwa:

  1. Atommodelle (insbesondere Kern-Hülle-Modell)
  2. Strahlungsquellen und -arten
  3. Strahlenschutz und Anwendungen zum Beispiel in der Medizin
  4. Nachweis radioaktiver Strahlung
  5. Zerfallsreihen und Halbwertszeit

Ablauf und Methodik

Zu Beginn der Unterrichtseinheit kann zunächst im Plenum eine Begriffssammlung vorgenommen werden, beispielsweise in Form einer Mindmap oder eines Begriffsclusters. So erhält zum einen die Lehrkraft einen ersten Eindruck vom bisherigen Kenntnisstand der SuS und zum anderen aktivieren letztere ihr Vorwissen auf diesem Gebiet. Aufbauend darauf erfolgt die Überleitung zur anstehenden Gruppenarbeit.

  • Jede Gruppe behandelt einen der Themenblöcke.
  • Zum Ende der Einheit präsentieren die Gruppen ihre Ergebnisse in einem Kurvortrag, eventuell sind auch Handouts anzufertigen.
  • Die Unterrichtszeit steht für die Erarbeitung zur Verfügung.
  • Als Materialien/Hilfsmittel stehen das Lehrbuch, ggf. Arbeitsblätter sowie Internetquellen zur Verfügung. Falls online recherchiert wird, sind die Quellen anzugeben und idealerweise bereits bei der Auswahl von der Gruppe kritisch zu hinterfragen.

Es ergibt sich folgender Ablaufplan:

1. Woche

  • Einstieg: Begriffssammlung
  • Gruppeneinteilung
  • Themenwahl
  • Hinweise zum Ablauf
  • Klären offener Fragen
  • Beginn der Erarbeitung in den Gruppen

2./3. Woche

  • Recherche
  • ggf. Hilfestellungen der Lehrkraft
  • Überprüfung des Zwischenstandes
  • Erstellung der Präsentation

4. Woche

  • Erste Ergebnisse
  • Puffer für weitere benötigte Zeit
  • ggf. Beginn der Präsentationen

5. Woche

  • Abschluss der Präsentationen
  • jeweils kurze Nachbesprechungen der Vorträge im Plenum

Digitale Einsatzmöglichkeiten

Sowohl bei der Recherche als auch bei den Präsentationen können digitale Arbeitsweisen bei entsprechender Medienkompetenz für Entlastung sorgen, indem etwa Onlinequellen verwendet werden oder auf Simulationen, geeignete Videos oder Ähnliches zurückgegriffen wird. Um das Zusammentragen der Informationen in den jeweiligen Gruppen zu erleichtern, sind Clouds wie etwa Googledoc und Dropbox oder kollaborative Arbeitsflächen wie ZUMpad empfehlenswert. Grundsätzlich sind bei dieser Gruppenarbeit allerdings auch rein analoge Arbeitstechniken zielführend.

Mögliche Probleme

Insbesondere bei der Durchführung einer mehrwöchigen Gruppenarbeit besteht das erhöhte Risiko, dass nur einige wenige Schülerinnen und Schüler die Lernziele erreichen. Daher ist die Lehrkraft in besonderem Maße gefordert, sich über den aktuellen Lernfortschritt aller einzelnen Schüler bereits in den Erarbeitungsphasen einen Überblick zu verschaffen. Da jeder Einzelne nur einen der Themenblöcke behandelt und in die anderen Themen in Form einer Präsentation herangeführt wird, muss die Lehrkraft die Qualität der Vorträge frühzeitig im Blick haben. Um die Inhalte aller Blöcke in Schriftform zu sichern, erscheint außerdem das Erstellen von Handouts sinnvoll. In jedem Fall ist auch eine gemeinsame Besprechung der Inhalte mit eventuellen Korrekturen erforderlich.

Gruppenarbeit zum Thema Elektrizitätslehre (Klasse 8)

Gruppenarbeit

Dauer: ca. 5 Wochen (bzw. 5 Unterrichtseinheiten)

Thema: Elektrizitätslehre

Klasse: 8. Klassenstufe

  • Zu Beginn haben wir uns die Vorgaben aus dem Kerncurriculum (zu finden auch www.nibis.de) angesehen um uns einen Überblick zu verschaffen, welcher Stoff in diesem Themenbereich in dieser Klassenstufe vermittelt werden soll.
  • Anschließend haben wir uns für unseren Unterrichtsblock auf folgende (Schwerpunkt-) Themen geeinigt:


1. Die elektrische Stromstärke I
2. Die elektrische Spannung U
3. Der elektrische Widerstand R

4. Die elektrische Leistung P

  • Nun ging es um die Art und Durchführung der Gruppenarbeit und nach einigen Diskussionen konnten wir uns darauf einigen, dass wir das System von Stamm- und Expertengruppen für unsere Unterrichtseinheit wählen
  • Das Grundgerüst der Unterrichtseinheit soll wie folgt aussehen:


1. Unterrichtsstunde: Die elektrische Stromstärke I
2. Unterrichtsstunde: Die elektrische Spannung U
3. Unterrichtsstunde: Der elektrische Widerstand R
4. Unterrichtsstunde: Das ohmsche Gesetz U = R * I

5. Unterrichtsstunde: Die elektrische Leistung P

  • Nachdem das Grundgerüst stand, stellte sich nun die Frage, wie die einzelnen Unterrichtsstunden inhaltlich aussehen sollten. Dazu haben wir uns folgenden Ablauf überlegt:

    1. Die SuS werden in Kleingruppen (3-4 SuS) eingeteilt àStammgruppen
    2. Aus diesen Stammgruppen bekommt nun jede/r SuS den Auftrag sich über das Thema der Unterrichtseinheit zu informieren.
    Dazu stehen aber pro SuS einer Stammgruppe unterschiedliche Medien zur Verfügung:
    – Schulbuch (schuleigenes Buch und evtl. Kopie eines weiteren Schulbuchs)
    – Erklärvideo
    – Animation inkl. Erklärung
    Die SuS, die das Thema mit demselben „Medium“ bearbeiten, machen dies auch zusammen
  • Wieso verschiedene Medien? Auf diese Weise lernen SuS ihre Informationen zu bestimmten Themen aus verschiedenen Medien zu gewinnen. Des Weiteren lernen sie, die Medien kritischer zu hinterfragen, da Medien inhaltlich nicht immer vollständig sind oder alles zu einem Themengebiet umfassen.
    à Expertengruppen
    3. Nach der Information über das Thema gehen die SuS aus ihren Expertengruppen wieder in ihre Stammgruppen und bearbeiten ein Arbeitsblatt, das so zusammengestellt werden muss, dass es nur durch die Infos aus allen „Medien“ bearbeitet werden kann.
  • Mit diesem Arbeitsblatt wird großen Wert auf die sorgfältige Arbeit mit dem vorgegeben Medium der SuS gelegt. Die SuS müssen das Wissen aus den Medien nun ihrer Stammgruppe weitergeben. Dies bedeutet, dass alle SuS in einer Stammgruppe etwas beitragen müssen, um das Arbeitsblatt zu erledigen, sprich es kommt nicht zum üblichen Gruppenarbeitsschema (TEAM= Toll Ein Anderer Machts).
    4. Dieses Arbeitsblatt wird als Sicherung anschließend im Plenum vorgestellt und besprochen, damit am Ende der Stunde alle SuS auf dem gleichen Wissensstand sind.
  • Mit der Besprechung im Plenum wird all das gesammelte Wissen nochmal gebündelt und es wird eine Basis geschaffen für die darauf folgenden Unterrichtsstunden.
    5. Hausaufgabe: weitere Aufgabe zum Thema der Unterrichtseinheit
  • Offene Fragen am Ende der letzten Seminarsitzung:
    – soll die Unterrichtseinheit zum ohmschen Gesetz, die als Festigung der ersten drei Unterrichtseinheiten gedacht ist, auch nach diesem Schema ablaufen?
  • Bereits festgestellte Probleme:
    – die hier geplanten Unterrichtseinheiten verlangen von der Lehrkraft sehr viel Vorbereitungszeit (Beispiel: Arbeitsblatt erstellen, welches den Anforderungen aus 3. gerecht wird)

     – die Auswahl der Medien nimmt enorm viel Zeit in Anspruch

     – bei der Auswahl der Medien muss darauf geachtet werden, dass

       bestimmte Inhalte sich nicht zu häufig wiederholen, da auf

diese Weise der Lernanreiz der SuS schnell verloren geht.

Gruppenarbeit zum Thema Optik in der Klasse 6

Zunächst haben wir das Thema Optik in 5 Teilthemen unterteilt. Diese waren die Grundlage für den Inhalt von 5 verschiedenen Doppelstunden.

Das erste Thema ist die Lichtausbreitung, hierzu gehören Inhalte, wie Lichtquellen und Schatten. Bei dieser Doppelstunde fiel es uns sehr schwer eine geeignete Gruppenarbeit zu entwickeln. Eine Idee war, dass die SuS zunächst Lichtquellen in der Gruppe sammeln. Danach sollen die SuS einen Text zum Thema Sonne und Mond lesen und ein Arbeitsblatt zu dem Thema bearbeiten. Am Ende sollen die SuS von drei verschiedenen Gegenständen ihrer Wahl den Schatten zeichnen. Dies wird auf einem Plakat pro Gruppe gesammelt.

Das zweite Thema ist die Lichtreflexion. Hierbei ist uns direkt in den Sinn gekommen, dass die SuS selber Versuche dazu durchführen können. Das Ziel dieser Doppelstunde ist, dass die SuS den Zusammenhang zwischen Einfalls- und Ausfallswinkel kennen und über Spiegelbilder Bescheid wissen. Dafür haben wir einen schönen Versuch mit Arbeitsaufträgen auf der Seite LEIFI gefunden (https://www.leifiphysik.de/optik/lichtreflexion/versuche) . Diesen Versuch sollen die SuS dann in den Gruppen durchführen. Die angedeuteten Tabellen würden wir dann in einem Zumpad vorbereiten und von den SuS ausfüllen lassen, sodass die Werte von allen Gruppen zu Verfügung stehen, um den Zusammenhang auszuwerten. Weiterhin sollen die Gruppen jeweils ein Protokoll zu dem Versuch anfertigen.

Das dritte Teilthema ist die Lichtbrechung. Hierbei sollen die SuS in den Gruppen eine Münze, welche in einem mit Wasser gefüllten Gefäß liegt, mit einem Strohhalm treffen. Zu diesem Versuch sollen die SuS sich in der Gruppe eine Fragestellung überlegen und den Versuch protokollieren. Weiterhin sollen die SuS einen Merksatz zu dem Thema formulieren, hierbei sollen sie selber Quellen suchen und verwenden.

Das vierte Thema sind die optischen Linsen. Hierzu wird zunächst über das Thema Brillen gesprochen und die Frage gestellt, wie diese funktionieren. Die Gruppen erhalten jeweils Linsen. Mit diesen sollen sie durch systematisches Ausprobieren die Fragestellung beantworten. Es wird der Hinweis gegeben, dass der Abstand zwischen Gegenstand und Linse verändert werden soll. Ihr Vorgehen sollen die Gruppen dabei protokollieren. Um dann noch die Strahlengänge zu erklären, wird ein Demoversuch durchgeführt (keine Gruppenarbeitsphase).

Das fünfte Thema sind die Farben. Hierfür wird die Frage gestellt, ob weißes Licht wirklich weiß ist. Die SuS sollen dann in Gruppen mit Hilfe von Prismen und Lichtquellen auf die Erkenntnis kommen, dass weißes Licht aus den verschiedenen Farben zusammengesetzt ist. Ihre Beobachtungen sollen die SuS in einem Zumpad notieren. Mit Hilfe von diesen Beobachtungen und weiteren von ihnen gewählten Quellen sollen die SuS das Entstehen eines Regenbogens erklären.

Betrachtet man die von uns geplanten Gruppenarbeit fällt auf, dass die Gruppenarbeiten recht ähnlich sind. Da wir ein Thema der sechsten Klasse betrachtet haben, mussten wir berücksichtigen, dass die SuS noch an Gruppenarbeiten herangeführt werden müssen. Es wird ein gewisser Rahmen vorgeben und die SuS sind dadurch nicht ganz frei in ihrer Kreativität. Weiterhin handelt es sich bei Optik um ein Thema, welches viele Grundlagen beinhalte, welche in höheren Jahrgängen wieder benötigt werden. Hierbei muss man als Lehrkraft sicherstellen, dass alle SuS diese am Ende möglichst gut verstanden haben.

Gruppenarbeiten

Entwickeln Sie eine Gruppenarbeit (~5Wochen) zu einem der Themen

1)Optik (Klasse 6)
2) E-Lehre (Klasse 8)
3) Radioaktivität (Klasse 10)
4)Quantenphysik (Sek II)

Nutzen Sie die Kriterien für die Formulierung von Gruppenarbeiten.

Bewerten Sie: In welchen Phasen bietet eine digitale Arbeitsweise den Schülern Entlastung an? Wie verändert sich das Ergebnis im Vergleich zu einer rein analogen Vorgehensweise?

Falls Sie ein ZUMpad benutzen möchten, nutzen Sie diesen Link.