Fachdidaktik Physik Kurs 2018

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Fachdidaktik Physik Kurs 2018 von Mind Map: Fachdidaktik Physik Kurs 2018

1. Begriff- / Konzeptwechsel

1.1. mit Hilfe der Anknüpfungsstrategie

1.2. mit Hilfe der Konfrontationsstrategie

1.2.1. bei Fehlvorstellungen!

1.3. mit Hilfe der Umdeutungsstrategie

1.3.1. bei Fehlvorstellungen!

2. Bildungsplan Physik 2016

2.1. Beitrag zu den Leitperspektiven

2.1.1. BNE, PG, BO, MB, VB

2.2. Kompetenzen

2.2.1. Prozessbezogene Kompetenzen

2.2.1.1. Erkenntnisgewinnung

2.2.1.2. Kommunikation

2.2.1.3. Bewertung

2.2.2. Inhaltsbezogene Kompetenzen in Physik

2.2.2.1. Klasse 7/8/9

2.2.2.1.1. Denk- und Arbeitsweisen der Physik

2.2.2.1.2. Optik und Akustik

2.2.2.1.3. Energie

2.2.2.1.4. Magnetismus und Elektromagnetismus

2.2.2.1.5. E-Lehre

2.2.2.1.6. Mechanik: Kinematik

2.2.2.1.7. Mechanik: Dynamik

2.2.2.2. Klasse 10

2.2.2.2.1. Denk- und Arbeitsweisen der Physik

2.2.2.2.2. Elektromagnetismus

2.2.2.2.3. Wärmelehre

2.2.2.2.4. Struktur der Materie

2.2.3. Operatoren

2.2.3.1. Reproduktion (AFB I) (benennen, durchführen, erkennen, usw)

2.2.3.2. Reorganisation (AFB II) (ableiten, anwenden, berechnen, usw)

2.2.3.3. Transfer/Bewertung (AFB III) (bewerten und interpretieren)

3. Wärmelehre

3.1. Schülervorstellungen auf die Frage: Was ist Wärme?

3.1.1. Wärme (thermische Energie): "Im Backofen ist viel Wärme"

3.1.2. Wärme (Temperatur): "Meine Badewanne ist immer 23°C warm" / "Heute ist ein warmer Tag"

3.1.3. Wärme (Entropie)

3.2. Wege in die Wärmelehrer (R.Duit)

3.2.1. Grundbegriffe

3.2.1.1. Temperatur - intensive Größe

3.2.1.1.1. Temperaturausgleich

3.2.1.1.2. Nullter Hauptsatz

3.2.1.1.3. thermische Interaktion

3.2.1.1.4. Intensiv: Wie stark ist es? / Keine Änderung wenn Zusammenführen mit System der gleichen Wertigkeit -z.B. Füllhöhe

3.2.1.2. Entropie - extensive Größe

3.2.1.2.1. Irreversibel

3.2.1.2.2. Zweiter Hauptsatz

3.2.1.2.3. Energieentwertung

3.2.1.2.4. Extensiv: Wie viel ist vorhanden? / Änderung wenn System der gleichen Wertigkeit zugeführt wird -z.B. Volumen

3.2.1.3. Energie - extensive Göße

3.2.1.3.1. Innere Energie

3.2.1.3.2. Erster Hauptsatz: Energieerhaltung

3.2.1.3.3. Thermische Energie

3.2.2. häufige Schülervorstellungen

3.2.2.1. Nur wenige SuS nutzen Teilchenvorstellung für Wärmeerscheinungen

3.2.2.2. thermische Interaktion häufig nur einseitig betrachtet. Z.B. kühlt sich ein Gegenstand einfach ab, ohne dass ein anderer erwärmt wird.

3.2.2.3. Gegenständen im Zimmer werden verschiedene Temperaturen zugeordnet, weil sie sich unterschiedlich "warm" anfühlen

3.2.2.4. "Wärme" und "Temperatur" werden synonym verwendet

3.2.2.5. wärmende Stoffe (z.B. Wolle)

4. Unterrichtsplanung

4.1. Artikulation

4.1.1. KAFKA

4.1.1.1. Kontakt herstellen

4.1.1.1.1. Problem erfahren

4.1.1.1.2. Konfrontation mit Gegenstand

4.1.1.2. Aufbauen

4.1.1.2.1. Verstehen, Verknüpfen, Einsicht, Klarheit

4.1.1.2.2. Strukturbildung

4.1.1.3. Flexibilisieren

4.1.1.3.1. Beweglichkeit, Vernetzung, Vertiefung

4.1.1.3.2. Integration ins Vorwissen

4.1.1.4. Konsolidieren

4.1.1.4.1. Üben, einprägen, wiederholen, festigen

4.1.1.5. Anwenden

4.1.1.5.1. Transfer

4.1.1.5.2. Wissensübertragung

4.1.1.6. Kritische Betrachtung

4.1.1.6.1. (0) Artikulationsschema für einen vollständigen Lernprozess

4.1.1.6.2. (-) Nicht innerhalb einer Stunde durchführbar

4.1.1.6.3. (0) keine klare Trennung der einzelnen Phasen, stattdessen fließender Übergang

4.1.2. "Normale Stunde"

4.1.2.1. Einstiegs- & Motivationsphase

4.1.2.1.1. Einstieg

4.1.2.1.2. Problem

4.1.2.2. Erarbeitungsphase

4.1.2.2.1. Vermutung

4.1.2.2.2. Versuchsplanung

4.1.2.2.3. Versuch

4.1.2.3. Auswertungsphase

4.1.2.3.1. Beobachtungen

4.1.2.3.2. Auswertung

4.1.2.3.3. Rückkopplung

4.1.2.3.4. Transfer

4.1.2.4. Kritische Betrachtung

4.1.2.4.1. (-) Kein abgeschlossener Lernprozess

4.1.2.4.2. (-) Keine Übung, stattdessen bereits Transfer.

4.1.2.4.3. (+) NWA sichtbar

4.1.3. Artikulationsmodell nach Killermann

4.1.3.1. Hinführung

4.1.3.2. Problemfindung und Hypothesenbildung

4.1.3.3. Erarbeitung (Problemlösung)

4.1.3.4. Sicherung des Lernerfolgs

4.1.3.5. Transfer/Wertung

4.1.3.6. Kritische Betrachtung

4.1.3.6.1. + Bildet naturwissenschaftlichen Arbeitsprozess ab

4.1.3.6.2. - Passt nicht zu jeder Stunde (Bsp. Eggrace)

5. Bildungsplan NWA 2004

5.1. Struktur NWA

5.1.1. Klasse 8/9: Grundlagenorientierter Unterricht

5.1.1.1. Module Bio, Ch, Ph

5.1.1.2. Nebeneinander

5.1.1.3. nacheinander

5.1.1.4. integrativ

5.1.2. Klasse 10: Projektorientierter Unterricht

5.2. Gliederung des BP NWA

5.2.1. Kompetenzerwerb durch Denk- und Arbeitsweisen

5.2.1.1. Entspricht den prozessbezogenen Kompetenzen

5.2.1.2. Antworten und Erkenntnisse durch

5.2.1.2.1. Primärerfahrungen

5.2.1.2.2. Sekundärerfahrungen

5.2.1.2.3. Kooperation und Kommunikation

5.2.2. Kompetenzerwerb durch das Erschließen von Phänomenen, Begriffen und Strukturen

5.2.2.1. Den Energiebegriff verstehen und anwenden

5.2.2.2. Phänomene und Möglichkeiten ihrer Beschreibung

5.2.2.2.1. Licht, Kraft, Wärme, Radioaktivität

5.2.2.2.2. Elektrizität

6. Bildungsplan BNT 2016

6.1. Prozessbezogene Kompetenzen

6.1.1. Vom Inhalt unabhängige Kompetenzen, z.B. naturwissenschaftliche Arbeitsweisen

6.2. Inhaltsbezogene Kompetenzen

6.2.1. Bio-Themen

6.2.2. Integrative Themenstellungen

6.2.2.1. Denk- und Arbeitsweisen der Naturwissenschaften

6.2.2.1.1. Metaebene

6.2.2.1.2. Lernen über die Natur der Naturwissenschaften

6.2.2.2. Materialien trennen - Umwelt schützen

6.2.2.3. Wasser - ein lebenswichtiger Stoff

6.2.2.4. Energie effizient nutzen

6.2.3. Technische Themenstellungen

7. Üben im Physikunterricht

7.1. Aufgabentypen - Prozessmodell

7.1.1. Übungs / Vertiefungsaufgaben

7.1.1.1. Kompetenzabbild

7.1.1.1.1. singulär: Teilaspekt einer Kompetenz

7.1.1.2. Offenheit

7.1.1.2.1. erklärt-geschossen: eideutig, nur eine Lösung

7.1.1.3. Vielfalt

7.1.1.3.1. kompensierend: (Zusatzaufgaben zm Ausgleich verschiedener Lernvoraussetzungen.

7.1.1.4. flexibilisieren und konsolideren

7.1.2. Konfrontationsaufgaben

7.1.2.1. authentisch: Bezug zum Alltag der SuS

7.1.2.2. implizit: Anknüpfen an Vorwissen

7.1.2.3. integrativ: viele Teilaspekte

7.1.3. Erarbeitungsaufgaben

7.1.3.1. singulär: basierend auf eine Repräsentationsform

7.1.3.2. rückmeldend: Feedbackmöglichket / Austausch von Zwischenergebnissen

7.1.3.3. profilbildend: Zusataufgaben zur Profilbildung Individualisierung

7.1.4. Transfer-/ Syntheseaufgaben

7.1.4.1. integrativ: viele Teilaspekte / verzahnt

7.1.4.2. authentisch: Bezug zum Alltag der SuS

7.1.4.3. weiter Transfer: Potential auf neue unbekannte Situation anwenden.

8. E-Lehre

8.1. Stecksystem

8.1.1. Vorteile

8.1.1.1. korrespondiert mit der abstrakten Zeichnung

8.1.1.2. hohe Übersichtlichkeit

8.1.1.3. Einfache Handhabung

8.1.2. Nachteile

8.1.2.1. Einzelnen Bauteile sind für Schüler eine Blackbox

8.1.2.2. Durch den Blackboxcharakter bleibt der Aufbau auf der abstrakten Ebene

8.1.2.3. Sehr teuer!

8.2. Kabelsystem

8.2.1. Vorteile

8.2.1.1. Erfahrungswelt der Schüler (Alltagsnah)

8.2.1.2. gut zum entdeckenden Lernen

8.2.1.3. sehr günstig

8.2.2. Nachteile

8.2.2.1. korrespondiert nicht mit der abstrakten Zeichnung

8.2.2.2. Aufbau kann sehr leicht unübersichtlich werden

8.3. Messgeräte

8.3.1. Bedienung der Messgeräte sollte so einfach wie möglich sein! Dies ist zu erreichen durch:

8.3.1.1. einfache eingeschränkte Messgeräte

8.3.1.2. abkleben überflüssiger Funktionen und Zugängen

8.3.2. Das Messgerät für eine Messung korrekt im Stromkreis zu schalten, ist für die Schüler schon fordernd genug.

8.4. Präkonzepte

9. Förderung im Physikunterricht

9.1. Möglichkeiten den Differenzierung im PU

9.1.1. Methodenvarianz

9.1.2. Lernzugänge variieren

9.1.3. Lernhilfen

9.1.3.1. Strukturvorgaben

9.1.3.2. Visualisierung

9.1.3.3. Persönlicher Zuspruch

9.1.4. Zusatzaufgaben bereit halten

9.1.5. Aufgabenstellung mit Nievauunterschieden

9.1.6. Individualisierte Erarbeitung bzw. Übung anbieten (Stationen, Lernkarteien, Lerntheken, Lernprogramme)

9.1.7. Langfristige GA etablieren

9.1.8. Projektarbeit ermöglichen

9.1.9. Zeitweise Gruppenteileung

9.2. Gestufte Hilfen

9.2.1. Komplexität erhalten

9.2.2. Anforderung nicht vermindern

9.2.3. Hilfen zur Verfügung stellen

9.2.3.1. inhaltliche Hilfen

9.2.3.1.1. Vorwissen aktivieren

9.2.3.2. lernstrategische Hilfen

9.2.3.2.1. Strukturierung des Bearbeitungsprozesses

9.2.4. Eigenes Lerntempo

9.2.5. Sachbezogene Kommunikation

9.3. Geöffneter PU

9.4. Kooperatives Lernen und Differenzierung

10. Mechanik

10.1. Einstiegsexperiment

10.1.1. Blackbox - Lose Rolle - Tauziehen (Max. 2 Personen! -> Sicherheit)

10.1.2. Weitere Experimente

10.1.2.1. Kraftmesser bauen

10.1.2.2. Siehe AB 2.7-3.9

10.2. Sicherheit/Gefährdungen

10.2.1. Stativ sichern

10.2.1.1. Breiter Fuß

10.2.1.2. Tischklemme

10.2.2. Tauziehen

10.2.2.1. Max 2 Personen!

10.2.2.2. Belastung des Seils checken!

10.2.3. Federn und Gummibänder

10.2.3.1. Können unter Spannung reißen

10.2.3.2. Schutzbrille verwenden bei Federn, die reißen können

10.2.3.3. Nicht auf Augenhöhe experimentieren!

10.3. Schülervorstellungen/Lernschwierigkeiten

10.3.1. Aspekte des Kraftbegriffs

10.3.1.1. Kräftegleichgewicht: Wenn Kräfte sich vollständig aufheben wirkt keine Kraft.

10.3.1.2. ...

10.3.2. Verwechslung von Arbeit, Kraft, Leistung, ...

10.3.3. Unterscheidung von Masse und Gewichtskraft

10.4. Kraftwirkung

10.4.1. Beschleunigung

10.4.2. Richtungsänderung

10.4.3. Verformung

10.4.3.1. elastisch (z.B. Feder)

10.4.3.2. unelastisch

11. Modelle

11.1. Schülermodelle

11.1.1. in der E-Lehre

11.1.2. in der Wärmelehre

11.2. Lernen über Modelle

11.2.1. Gründe

11.2.2. Umsetzungs-Beispiele

11.3. Kompetenzen von Schülern

11.3.1. Spinnennetz Modelle

11.4. Theorie

11.4.1. Der Modellbegriff

11.4.1.1. Analogie

11.4.1.2. Abbildung

11.4.2. Modellkritik

11.5. Chancen und Grenzen von Modellen

12. Optik

12.1. Stundeneinstiege

12.1.1. Beispiel

12.1.1.1. wie spät ist es?

12.1.1.1.1. sammeln von Vorwissen

12.1.1.1.2. Diskussion der SuS untereinander

12.2. Sicherheit/ Gefährdungsbeurteilung

12.2.1. zu erstellen bei:

12.2.1.1. Verwenden künstlicher optischer Lichtquellen --> IMMER!

12.2.2. keine weiteren Maßnahmen bei:

12.2.2.1. haushaltsübliche Leuchtmittel

12.2.2.2. offene Flammen

12.2.3. weitere Schutzmaßnahmen bei:

12.2.3.1. Laser und Laserpointer

12.2.3.2. LED ab Klasse 2

12.2.3.3. Sonnenbeobachtung

12.3. Präkonzepte/ Alltagsvorstellungen

12.3.1. Beispiel:

12.3.1.1. Licht macht hell

12.3.1.2. Sehen als aktiver Prozess

12.3.1.3. Spiegel vertauschen rechts und links

12.3.2. weit verbreitet, da Optik immer in der Lebenswelt der SuS

12.3.3. Umgang:

12.4. Modelle

12.4.1. Licht als Lichtstrahl

12.4.1.1. Darstellung durch

12.4.1.1.1. Holzstäbe

12.4.1.1.2. Faden

13. Leistungsmessung

13.1. Mündliche Leistung

13.1.1. Kriterien

13.2. Schriftliche Leistung

13.2.1. Klassenarbeiten

13.2.1.1. Kompetenzbereiche

13.2.1.1.1. Fachwissen

13.2.1.1.2. Prozessbezogene Kompetenzen

13.2.1.2. Anforderungsniveaus

13.2.1.2.1. Reproduktion

13.2.1.2.2. Reorganisation

13.2.1.2.3. Transfer

13.2.1.3. Aufgabentypen

13.2.1.3.1. Freie Antworten

13.2.1.3.2. ...

13.2.1.4. Beispielaufgaben

13.2.2. GFS

13.2.2.1. Beispiele

13.2.2.2. Kriterien

13.3. fachpraktische Leistung

14. Digitale Medien

14.1. Chancen und Grenzen

14.1.1. Vorrang der Primärerfahrung

14.1.2. kognitive Aktivierung

14.2. Einsatzmöglichkeiten

14.2.1. Smartphone-Apps

14.2.2. Simulationen

14.2.2.1. Zusammenspiel von Experiment und Simulation

14.2.3. Messwerterfassung

14.2.3.1. Videoanalyse

14.2.3.2. Sensoren

14.2.4. Recherche

15. Diagnose im Physikunterricht

15.1. Methodenpool

15.2. Inhalte

15.2.1. fachliche Kompetenzen

15.2.2. fachmethodische Kompetenzen

15.2.3. Schülervorstellungen

15.2.4. Interesse und Motivation

15.3. Theorie

15.3.1. formativ vs. summativ

15.3.2. Bedeutung

16. Energie

16.1. Experimente

16.1.1. Wirkungsgrad eines Flummis

16.1.2. Energieentwertung mit der Wärmebildkamera

16.1.2.1. Reibung beim Laufen o.ä. Bewegungen

16.1.2.2. Fallen gelassene Gegenstände z.B. Stein

16.1.3. Warum muss das Auto höher starten als der Looping ist (Energieentwertung)

16.2. Präkonzepte und Lernschwierigkeiten

16.3. Unterrichtsgang

16.3.1. über den Arbeitsbegriff

16.3.2. über die Energiequadriga

16.3.2.1. Energietransport

16.3.2.1.1. von einem System auf ein anderes

16.3.2.2. Energieumwandlung

16.3.2.2.1. schließt Energieformen mit ein

16.3.2.3. Energieerhaltung

16.3.2.4. Energieentwertung

16.3.2.4.1. als Umdeutung des Energieverbrauchs

16.3.2.4.2. Wirkungsgrad

17. Projektorientierter Physikunterricht

17.1. Beispiele aus dem Physikunterricht

17.2. Chancen

17.3. Reduktionsstufen

17.4. Projektverlauf

17.4.1. Einstieg

17.4.2. Planung

17.4.3. Erarbeitung

17.4.4. Abschluss

18. Sprache

18.1. Sprachebenen

18.1.1. Alltagssprache

18.1.2. Unterrichtssprache / Bildungssprache

18.1.3. Fachsprache

18.2. Darstellungsebenen

18.2.1. Symbolische Ebene

18.2.2. Sprachliche Ebene

18.2.3. Bildliche Ebene

18.2.4. Gegenständliche Ebene

18.3. Probleme mit Fachsprache / Bildungssprache

18.4. Mögliche Hilfen

19. Begriffsbildung, didaktische Reduktion

19.1. Definition

19.1.1. komplizierte Zusammenhänge so zu vereinfachen, dass möglichst alle SuS, möglichst gründlich in möglichst kürzester Zeit auf humane Weise es verstehen

19.2. Elementarisierung ( in Bestandteile zerlegen)

19.2.1. heuristische didaktische Reduktion

19.2.1.1. Analogien bilden (durch vertraute Kontexte veranschaulichen)

19.2.1.2. abstrahieren ( Realität und allgemeine Zusammenhänge entdecken)

19.2.1.3. idealisieren (Konstruieren von Begriffen mit unwirklichen Eigenschaften "Lichtstrahl")

19.2.1.4. symbolisieren (Kurzschreibweise durch Buchstaben und Zahlen )

19.2.1.5. Theoretische Modelle (Modell Lichtstrahl)

19.2.1.6. Gegenständliche Modelle (Strukturmodell, Funktionsmodell)

19.2.2. Kriterien

19.2.2.1. fachgerecht

19.2.2.2. schülergerecht

19.2.2.3. zielgerichtet

19.3. didaktische Rekonstruktion (charakterisiert den Wiederaufbau von Strukturen aus den Sinneseinheiten)

19.3.1. EIS-Prinzip (vom einfachen zum komplexen)

19.3.1.1. Enaktiv

19.3.1.2. Ikonisch

19.3.1.3. Symbolisch

19.4. Begriffsnetz

19.4.1. alle Begriffe müssen vorkommen

19.4.2. alle Pfeile müssen beschriftet sein

20. Denk- und Arbeitsweisen

20.1. Schüleraktivität

20.1.1. äußere Aktivität

20.1.1.1. Rezepte-Physik: SuS bauen vorgegebenen Versuch auf und führen diesen nach "Rezept" durch (Theorie/Grund des Versuches ist SuS oft nicht klar)

20.1.2. innere Aktivität

20.1.2.1. SuS in die Versuchsplanung miteinbeziehen. Den SuS soll klar sein, was sie warum machen

20.1.3. Ziel: kognitive Aktivierung der SuS (Denkprozesse sollen in Gang gebracht werden)

20.2. Naturwissenschaftliches Arbeiten (mögliches Artikulationsschema)

20.2.1. Phase 1: Problemstellung aufwerfen

20.2.1.1. Problem muss von den SuS erkannt werden

20.2.1.2. Lernpsychologische Bedeutung: Motivation

20.2.2. Phase 2: Hypothesen bilden

20.2.2.1. schwache SuS: unbegründete Vermutungen / starke SuS: begründete Vermutungen / Hypothesen, (evtl. Hilfestellung mit passenden Impulsen)

20.2.2.2. Lernpsychologische Bedeutung: Präkonzepte sichtbar machen, Anknüpfen an vorhandene Strukturen

20.2.3. Phase 3: Versuch planen

20.2.3.1. Frage: Wie können die Hypothesen gebrüft werden? Aktivirung durch UG, Murmelphase, think-pair-share, ... Ziel: zunehmende Eigenständigkeit der SuS bei der Versuchsplanung

20.2.3.2. Lernpsychologische Bedeutung: führt zum verständnis des Versuches (innere Aktivität), roter Faden wird sichtbar gemacht (Verbindung zwischen Hypothesen und Experiment)

20.2.4. Phase 4: Versuch durchführen

20.2.4.1. Versuch wird arbeitsteilig/arbeitsgleich durchgeführt

20.2.5. Phase 5: Versuch auswerten

20.2.5.1. Ergebnissicherung sollte in dieser Stunde stattfinden. Kann als Einstieg in der folgenden Stunde aufgegriffen werden, um die Problemstellung zu klären

20.2.6. Phase 6: Problemstellung klären

20.2.6.1. Bezug zwischen Versuchsergebnis und den Hypothesen/Vermutungen herstellen

20.2.6.2. Lernpsychologische Bedeutung: Kozeptwechsel (Präkonzepte überdenken)

20.3. Gelenkstellen

20.3.1. Zwischen den einzelnen Phasen

20.3.2. sichern den Roten Faden innerhalb der Stunde

20.3.3. helfen den SuS beim Übergang in die einzelnen Phasen (nehmen den SuS gedanklich mit)