WISSENSCHAFTLICHE HAUSARBEIT
Erste Staatsprüfung für das Lehramt an Realschulen
nach RPO I vom 30.06.1981

Thema

Analyse von Lernprozessen im Zusammenhang
mit der Erprobung eines Praktikumsversuchs
zur Holografie für Lehramtsstudenten

vorgelegt von

Susanne Gerdon

eingereicht bei der
Pädagogischen Hochschule Heidelberg

Juli 2002

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ... 5
1.1 Motivation ... 5
1.2 Aufgabenstellung ... 5

2 Ziele von Praktika ... 7
2.1 Entstehung Physikalischer Praktika ... 7
2.2 Ziele Physikalischer Praktika allgemein ... 7
2.3 Ziele Physikalischer Praktika in der Lehrerausbildung ... 8

3 Der Versuch ... 10
3.1 Einführung in die Holografie ... 10
3.1.1 Was ist Holografie? ... 10
3.1.2 Historische Hintergründe ... 11
3.1.3 Verschiedene Arten von Hologrammen ... 13
3.2 Der verwendete Aufbau ... 17
3.3 Die physikalischen Hintergründe ... 20
3.3.1 Das verwendete Holografiematerial ... 20
3.3.2 Die Hologramm-Entstehung ... 21
3.3.3 Die Entwicklung und Nachbehandlung der Platten ... 24
3.3.4 Die Hologramm-Rekonstruktion ... 25
3.4 Lernziele des Versuchs ... 28

4 Die Planung des Praktikumsversuchs ... 29
4.1 Generelles Vorgehen bei der Planung des Versuchs ... 29
4.1.1 Fachliche Klärung ... 30
4.1.2 Erfassung der Lernperspektive ... 31
4.1.3 Didaktische Strukturierung ... 31
4.2 Videodokumentation und Videoanalyse ... 32
4.2.1 Die erste Anleitung ... 34
4.2.2 Erprobung der ersten Anleitung - Ergebnisse und Schlussfolgerungen ... 44
4.2.3 Die zweite Anleitung ... 45
4.2.4 Erprobung der zweiten Anleitung - Ergebnisse und Schlussfolgerungen ... 45
4.2.5 Die endgültige Anleitung ... 46
4.2.6 Erprobung der endgültigen Anleitung - Ergebnisse und Schlussfolgerungen ... 60
4.2.7 Zusammenfassung der Ergebnisse der Videobeobachtungen ... 61

5 Anhang ... 63
5.1 Literaturverzeichnis ... 63
5.2 Verwendete Materialien und Bezugsadressen ... 65
5.2.1 Material ... 65
5.2.2 Verbrauchsmaterial ... 66
5.2.3 Bezugsadressen ... 67
5.3 Praktikumsanleitung Version 2 ... 67
5.4 Videoauswertungen ... 79
5.4.1 Auswertungsbögen zum ersten Video ... 79
5.4.2 Auswertungsbögen zum zweiten Video ... 85
5.4.3 Auswertungsbögen zum dritten Video ... 9

Danksagung

[...]

1 Einleitung
1.1 Motivation
Im Zuge der Modernisierung des Physikalischen Praktikums für Lehramtsstudenten an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg soll ab dem WS 2002/2003 einer der bisherigen Versuche zur Optik durch einen Versuch zur Optischen Holografie ersetzt werden.
Die Einführung dieses neuen Versuchs erfolgt unter zwei Gesichtspunkten:
Erstens stellt die Holografie ein sehr neues Gebiet im Bereich der Optik dar und kommt in verschiedensten Bereichen der Wissenschaft und Technik zur Anwendung, so z. B. im Bereich der Sicherheitstechnik und der Materialforschung. Ein solcher Versuch macht das Praktikum aktueller und bringt die Studenten neben den "historischen" Versuchen auch einmal mit neuerer Technologie in Berührung. Hologramme begegnen den Studenten im Alltag (EC-Karte, Geldscheine u.ä.), sind in ihrer Funktionsweise aber eher unbekannt.
Dies führt zum zweiten wichtigen Aspekt: Hologramme wirken auf die meisten Menschen faszinierend. Verstehen zu können, wie sie entstehen und funktionieren und sogar ein eigenes Hologramm herzustellen, stellt für die Studenten eine große Motivation dar. So können wichtige Phänomene der Optik in einer Form vermittelt werden, die Studenten Spaß macht.

1.2 Aufgabenstellung
Aufgabe dieser Zulassungsarbeit war es, einen bereits in Stuttgart bestehenden Praktikumsversuch auf die Mittel an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg anzupassen, ihn zu erproben und eine an den Zielen des Praktikums im Rahmen der Lehrerausbildung orientierte Praktikumsanleitung zu erstellen.
Zunächst stand dabei der fachwissenschaftliche Teil im Vordergrund. Mit Hilfe der Staatsexamensarbeit von Michaela Knittel, die sich mit der Umsetzung von Holografie im Physikalischen Praktikum an der Uni Stuttgart beschäftigte, arbeitete ich mich in die Grundlagen der Herstellung von Hologrammen ein und baute den Versuch leicht abgewandelt an der Pädagogischen Hochschule Heidelberg auf.
Dann verfasste ich eine erste Anleitung, die ich zunächst in zwei Probegruppen auf ihre Verständlichkeit und Praxistauglichkeit testete.
Im Rahmen der Optimierung der Praktikumsanleitung mussten dann Lernprozesse analysiert werden. Hierzu wurden Videoaufzeichnungen von Praktikumsgruppen gemacht, die später ausgewertet wurden. Auf Grund der Ergebnisse habe ich die Anleitung dann einmal komplett geändert und die zweite, komplett neue Version nur noch teilweise verbessert und ergänzt.

2 Ziele von Praktika
2.1 Entstehung Physikalischer Praktika
Praktika entwickelten sich zum Ende des 19. Jahrhunderts hin in allen Naturwissenschaften zu einem wichtigen Element der Ausbildung. Physikalische Praktika bestanden dabei zunächst in der Mitarbeit an Forschungsprojekten und in Laboratorien. Erst zu Beginn des 20. Jahrhunderts entstanden an den Universitäten Praktika für Physiker, die aus einzelnen Versuchen bestanden, in denen vor allem bedeutende historische Experimente nachgebaut wurden. Die Physikalischen Praktika sind dabei in ihrer heutigen Form diesen Praktika sehr ähnlich.¹

[...]

1 vergleiche Neumann, Schumacher, Welzel :"Didaktische Rekonstruktion eines Physikalischen Praktikums für Physiker" (2002, 1)