1. Terminologie
1.1. Der Begriff "Experiment"
1.1.1. Kennzeichen:
1.1.1.1. Beobachtung unter künstlich Hergestellten Bedingungen
1.1.1.2. Isolation
1.1.1.3. Variation eines Parameters
1.2. Physikalische/technische Schulversuche
1.2.1. Originalversuche
1.2.1.1. Qualitative
1.2.1.2. Quantitative (Messversuch)
1.2.2. Modellversuche
1.2.2.1. Physikalische Modelle
1.2.2.2. Technische Funktionsmodelle
1.3. Der Lehrerversuch
1.3.1. Wird vom Lehrer vor der Klasse durchgeführt
1.3.2. Die vorgegebene Rollenverteilung soll aufgehoben / abgemindert werden
1.3.3. Soll für die SuS anschaulich und einfach sein
1.3.4. Der Bezug zur Lebenswelt durch Verwendung von Alltagsgeräten schaffen
1.3.5. Vorbereitung und Erprobung!
1.4. Der Schülerversuch
1.4.1. Schülerhausversuche
1.4.2. Arbeitsgleiche Form (in getrennten Gruppen den gleichen Versuch durchführen)
1.4.3. Arbeitsteilige Form (in getrennten Gruppen verschiedene Materialien untersuchen)
2. Klassifikationen
2.1. Definition
2.1.1. In einem realen System werden bewusst gesetzte und ausgewählte natürliche Bedingungen verändert, kontrolliert und beobachtet. Die gesetzten Bedingungen werden variiert, nachdem sie zunächst konstant gehalten wurden.
2.2. Allgemeine Klassifikationen der Experimente
2.2.1. Etappen des Experimentierens
2.2.1.1. Erkundungs- und Orientierungsexperiment (Trial-and-Error)
2.2.1.2. Hauptexperiment
2.2.1.3. Kontrollexperiment
2.2.2. Strategie
2.2.2.1. Black-Box-Experimente
2.2.2.2. Trial-and-Error
2.2.2.3. Experimente aufgrund geschlossener Algorithmen
2.2.3. Arten der experimentellen Beeinflussung
2.2.3.1. Unter natürlichen Bedingungen (Biologie)
2.2.3.2. Unter künstlichen Bedingungen
2.2.3.3. Modellexperimente
2.2.4. Messgenauigkeit
2.2.4.1. Qualitatives Experiment (Eigenschaften u. Relationen im System festgelegt)
2.2.4.2. Quantitatives Experiment (Bestätigung einer Theorie)
2.2.4.3. Breitenexperiment (Versuchsreihen)
2.2.4.4. Tiefenexperiment (streng kontrollierbare Objekte)
2.3. Fachdidaktische Klassifikationen der Experimente
2.3.1. Phasen des Unterrichts
2.3.1.1. Einführungsversuche (Motivation, nicht quantitativ) -> Überraschungsversuche
2.3.1.2. Erkenntnis- u. Bestätigungsversuche (Durchführungsphase, quantitativ)
2.3.1.3. Wiederholungsversuche (Vertiefungsphase, quantitativ, Modifikationen)
2.3.2. Repräsentation des Objekts
2.3.2.1. Originalversuche, an unmittelbaren Objekten (historisch (gleich o. geringfügig verändert) o. didaktisch (einfachste u. anschaulichste Weise))
2.3.2.2. Modellversuche, an Objekt mit ähnlichen Strukturen
2.3.2.3. Gedankenversuche
3. Bedeutung von Experimenten in der Physik und im Physikunterricht
3.1. Quantitative Experimente
3.1.1. Wechselspiel von Physik und Experiment
3.1.2. Bedeutung für Entwicklung von Physik und Technik
3.1.3. Illustration von wissenschaftstheoretischen Aspekten
3.1.4. Erhebung von Daten und deren Interpretation
3.1.5. genaues Beobachten, sorgfältiges Experimentieren
3.2. Missverständnisse
3.2.1. Theorie wird endgültig bewiesen oder widerlegt
3.2.2. experimentelle Daten und Prognose müssen übereinstimmen
3.2.3. Man kann von exp. Daten auf phys. Gesetz schließen
3.2.4. Überzeugungsfähigkeit abhängig von Darbietung der Lehrperson
3.3. Experimente im Physikunterricht
3.3.1. herausragende Bedeutung
3.3.2. befasst sich mit dem Anschaulichen der klassischen Physik
3.3.3. Schülerexperimente verknüpft mit relevanten Unterrichtszielen
3.3.4. unverzichtbarer Bestandteil der Phystikmethodik
3.3.5. Unterricht ist erlebnisreicher und schöner
3.4. Experiment
3.4.1. Bindeglied zwischen Theorie und Realität
3.4.1.1. Erhebung quantitativer Daten
3.4.1.2. Überprüfung einer Hypothese durch geeignetes Experiment
3.4.1.3. Vergleich mit quantitativen Voraussagen der Theorie
3.4.2. Zusammenhang zwischen Experiment und Hypothese, Experiment und Physikalischem Objekt ist nicht eindeutig
4. Funktion
4.1. Funktion
4.1.1. In der Wissenschaft
4.1.1.1. Weiterentwicklung des wissenschaftlichen Erkenntnisstands
4.1.1.2. Hypothesen bestätigen oder widerlegen
4.1.1.3. Reproduzierbarkeit
4.1.2. Im Unterricht
4.1.2.1. Motivieren
4.1.2.2. Lernen unterstützen
4.1.2.3. veranschaulichen/ bestätigen von vorausgesetzten Gesetzen/ physikalischen Parametern
4.1.2.4. Fokus auf
4.1.2.4.1. Durchführbarkeit
4.1.2.4.2. Klarheit der Ergebnisse
4.1.2.4.3. angemessener Zeitbedarf
4.1.2.4.4. geringer Aufwand
4.2. Merkmale
4.2.1. Art der Sachbegegnung
4.2.1.1. Realexperiment
4.2.1.1.1. Phänomene/ Gesetzmäßigkeiten abbilden
4.2.1.2. Modellexperiment
4.2.1.2.1. Sachverhalte im übertragenen Sinne darstellen
4.2.2. Organisationsform
4.2.2.1. lehrerzentriert
4.2.2.1.1. alle Schüler sollten Experiment gut sehen können (Aufzeichnen?)
4.2.2.2. schülerzentriert
4.2.2.2.1. Schüler führen Experiment selbst durch/ naturwissenschaftliches Arbeiten fördern
4.2.3. Unterrichtsphasen
4.2.3.1. Einstiegsversuch
4.2.3.1.1. Einstieg in Themenbereich
4.2.3.1.2. Überraschungseffekt
4.2.3.1.3. Problemsituation wird geschaffen
4.2.3.2. Erarbeitungsphase
4.2.3.2.1. Demonstrationsversuche
4.2.3.3. Anwendung, Wiederholung, Übung
4.2.3.3.1. fachliche Zusammenhänge mit Experimenten vertiefen
4.3. Sicherheit beim Experimentieren
4.3.1. Unterschiede für Lehrer und Schüler
4.4. Lernwirksamkeit
4.4.1. Unterrichtsexperimenten
4.4.1.1. nicht immer verstehen alle Schüler die Dinge auf die gleiche Weise
4.4.1.2. sorgfältige Vorbereitung und Hinführung wichtig
4.4.1.3. Intensive Nachbereitung
4.4.1.4. Vorhersage, Beobachtung, Vergleich, Erklären
4.4.2. Schülerexperimente
4.4.2.1. folgen einfach nur der Experimentenanleitung
4.4.2.2. oft kein Zusammenhang zwischen Theorie und Experiment für Schüler erkennbar
4.4.2.3. Experimente sollten in Lernprozesse und Unterrichtsgang eingebettet werden
5. Marlin Petzel, Madeleine Piper, Lara Mladenovic, Olga Bukreeva
6. Didaktische Bedeutung
6.1. Schülerkompetenzen
6.1.1. beurteilen, schlussfolgern, verallgemeinern, beobachten, vergleichen, beschreiben, protokollieren,
6.2. Einblick in die Methoden der Wissenschaft
6.3. Kenntnisse von biologischen Zusammenhängen
6.4. Wahrnehmungs-, Denk- und Urteilsvermögen wird geschult
6.5. Anschaulichkeit (direkter Objektbezug)
6.5.1. fördert Interesse an biologischen Themen