Einführung in die Thematik "Druck" im Physikunterricht

Inhaltsverzeichnis

1. Voraussetzungen
1.1. Anthropogene Voraussetzungen
1.1.1. Entwicklungsstand der Schüler/innen
1.1.2. Leistungsstand/Leistungsbereitschaft
1.1.3. Tabellarische Übersicht

2. Didaktische Analyse
2.1. Intentionalität
2.1.1. Richtziel
2.1.2. Stundenziel
2.1.3. Feinziele
2.1.4. Lernziele der sozialen Dimension
2.2. Thematik
2.2.1. Curricularer/thematischer Zusammenhang
2.2.2. Begründung der Thematik
2.2.3. Sachanalyse
2.2.4. Medienanalyse und Materialeinsatz
2.3. Methodik
2.3.1. Methodenkonzeption
2.3.2. Artikulation mit Darstellung der Sozial-, Aktionsformen
und Medien

Anhang

3. Verlaufsplanung

4. Geplantes Tafelbild

5. Literaturverzeichnis

6. Arbeitsblätter und Unterrichtmaterialien

1. Voraussetzungen

1.1. Anthropogene Voraussetzungen

1.1.1. Entwicklungsstand der Schüler

Der G-Kurs 9ab besteht aus 5 Mädchen und 13 Jungen, die alle zwischen 14 und 16 Jahre alt sind.

Nach Oerter et al (2002, S. 258ff) befinden sich die Schüler^[1] in dieser Altersphase im Jugendalter, der sogenannten „frühen Adoleszenz“, die die Zeitspanne vom 14. bis zum 18. Lebensjahr umfasst. Pubertät und biologische Veränderungen beeinflussen Wahrnehmung und subjektives Empfinden in der Art, dass diese Phase von der Suche nach einer eigenen Identität, begleitet von Ängsten und sozialen Umgestaltungen, bestimmt wird. Dies zeigt sich bei vielen Schülern in einem Wechsel zwischen kindlichem Verhalten und Erwachsenwerden.

Vor allem die Jungs wirken daher oftmals betont unangreifbar, unbekümmert und zum Teil recht ruppig (XXX), aber auch abwesend und mit anderen Dingen beschäftigt (XXX). Phasen von Mitarbeit und Konzentration wechseln sich ab mit zum Teil noch kindlichen Zwischenrufen oder Kraftausdrücken (XXX). XXX (bei den Mädchen auch XXXr) machen in diesem Zusammenhang einen etwas reiferen Eindruck. Die anderen Mädchen hingegen wirken oft verunsichert und mit 45 Minuten Aufmerksamkeit überfordert.

Untersucht man die „Stufen der kognitiven Entwicklung“ nach Jean Piaget (vgl. Oerter & Montada, 2002), so befinden sich die Schüler nicht mehr im Stadium des konkret-operationalen Denkens, sondern im Stadium des formal-operationalen Denkens. Losgelöst von konkreten Fällen müssten die Schüler demnach in der Lage sein, (physikalische) Probleme zu erkennen sowie zu analysieren, zu kombinieren und zu abstrahieren.

Der Physikunterricht kann jetzt eine wichtige Doppelfunktion in der Förderung dieser abstrakt-logischen Denkprozesse übernehmen. Zum einen, weil er solche Denkprozesse anregt (freies Experimentieren, Vermutungen äußern, Hypothesen bilden, (physikalische) Zusammenhänge erkennen, etc.). Zum anderen, weil er sie stützt und einschleift (Hypothesen überprüfen und verifizieren, Gesetze bilden, Modelle und Analogien kennen lernen, etc.).

Ein schon gut entwickeltes abstraktes Denkvermögen zeigt sich allerdings nur bei XXX, so dass ein anspruchsvoller Physikunterricht oft durch eine noch mangelnde Fähigkeit, angemessene Hypothesen zu bilden, scheitert (XXX).

Vermutungen werden zwar gerne und zügig geäußert, doch handelt es sich oftmals um unüberlegte Ausrufe oder falsch formulierte Aussagen (XXX).

Die sprachliche Entwicklung der Schüler ist ebenfalls noch nicht voll ausgeprägt. Das Üben und Wiederholen von Fachausdrücken benötig teilweise viel Zeit und Geduld, weil im Lernvermögen der Schüler noch wenig Ankerpunkte für solche naturwissenschaftlichen Informationen bestehen.

Vor allem XXX sowie eingeschränkt auch XXX können sich schon gut artikulieren und physikalischen Sachverhalten Ausdruck verleihen. Die anderen Schüler hingegen haben hier mehr Probleme, wobei dies zum Teil auch an einem mangelnden Selbstbewusstsein liegen könnte (z.B. XXX). Man kann dem entgegenwirken, indem man diese Schüler immer wieder ermutigt, sich zu melden, um sich aktiv am Unterricht zu beteiligen.

1.1.2. Leistungsstand/Leistungsbereitschaft

Der Notendurchschnitt liegt ziemlich genau im befriedigenden Bereich, wobei alle Mädchen außer XXX (gut) nur eine ausreichende Halbjahresnote erreichen konnten. Die Jungs liegen bis auf XXX (sehr gut) und XXX (ausreichend) alle im guten oder befriedigenden Bereich.

Meist korrespondieren die Zeugnisnoten recht gut mit Interesse und Engagement der Schüler. Bei XXX sind die mündlichen Leistungen etwas besser als die schriftlichen.

Wissen

Das Vorwissen in Physik stützt sich auf den bis in Klassenstufe 8 erteilten Unterricht im Fach Naturwissenschaft (NW) und ist je nach Schwerpunkten des NW-Unterrichts der unterschiedlichen Kurse uneinheitlich und völlig diffus. Laut Lehrplan sollten die Schüler in Klassenstufe 8 einige grundlegende Begriffe der Mechanik im Zusammenhang mit der Unterrichtseinheit „Fortbewegung in Natur und Technik“ kennen gelernt haben (z.B. Hebelgesetz, feste und lose Rolle). Diese wurden im ersten Halbjahr der Klassenstufe 9 erneut aufgegriffen und in vielen Stunden, teilweise von mir selbst, ausführlich eingeübt. Der Begriff „Kraft“ sollte den Schülern mittlerweile eigentlich physikalisch korrekt bewusst sein, ebenso wie die kraftumformende und kraftsparende Wirkung „einfacher Maschinen“ bis hin zur „Goldenen Regel der Mechanik“. Jedoch muss man davon ausgehen, dass sicherlich ein großer Teil wieder vergessen oder nicht richtig verinnerlicht worden ist. Dies ist aber in diesem Zusammenhang nicht so dramatisch, denn die Lehrprobenstunde bildet eine allgemeine Einführung in das Thema „Druck“ und somit einen Einstieg in ein neues Themengebiet der Mechanik.

Sicherlich konnten die Schüler auch außerhalb des Physikunterrichts Vorerfahrungen und „Alltagskenntnisse“ im Zusammenhang mit dem Thema „Druck“ sammeln, und diese sollten auch unbedingt aufgegriffen werden.

Allerdings ist anzunehmen, dass die Vorkenntnisse alles andere als physikalisch korrekt sind und von zahlreichen Fehlvorstellungen begleitet werden (z.B. die begrifflich und sachlich korrekte Trennung von „Kraft“ und „Druck“). Daher ist die Lehrprobenstunde prinzipiell so konzipiert, dass zwingend keinerlei Vorwissen benötigt wird.

Können

Die Schüler haben Erfahrungen im selbstständigen Experimentieren und der Auswertung entsprechender Arbeitsaufträge (Messwerte aufnehmen und ggf. auswerten). Sie sind Sozialformen wie Gruppenarbeit gewohnt und arbeiten dann in aller Regel recht konzentriert und zielorientiert. Allerdings ist es sehr wichtig die Arbeitsaufträge eindeutig und unmissverständlich zu formulieren, da die Schüler sonst schnell überfordert sind und rasch ihre Motivation völlig verlieren (XXX).

Manchen Schülern fällt das Denken in physikalischen Zusammenhängen leichter als anderen und sie scheinen diesbezüglich auch stärker intrinsisch für das Fach Physik motiviert zu sein (XXX). Diesen Umständen will ich durch eine entsprechende Aufteilung in der Gruppenarbeit gerecht werden.

Allgemein lege ich großen Wert auf die Entwicklung der Fachsprachenkompetenz, denn die Schüler haben gerade in diesem Bereich meiner Meinung nach die größten Probleme. Beispielsweise werden Vermutungen und Hypothesen oft in der Umgangssprache geäußert und führen daher inhaltlich in eine falsche Richtung oder es wird nicht sauber zwischen einer Größe und deren Einheit unterschieden (XXX). Dies zeigte sich vor allem vor einiger Zeit beim Unterscheiden von Stromstärke, Spannung, Widerstand und deren Einheiten. Ich rechne mit großen Schwierigkeiten in der Unterscheidung von „Druck“ und „Kraft“.

Probleme zeigen sich ebenfalls, wenn es darum geht, aus Messwerten einfache (mathematische) Abhängigkeiten abzuleiten und daraus Merksätze zu bilden. Gerade das Formulieren von allgemeinen Gesetzen über das Erkennen von Proportionalitäten gestaltet sich oftmals sehr zäh. Daher habe ich die Arbeitsaufträge in der Gruppenarbeitsphase so konzipiert, dass mathematische Beziehungen zunächst einmal völlig ausgeklammert bleiben und Druckunterschiede nur über verschiedene Eindringtiefen in die Unterlage abgeleitet werden sollen.

Bei XXX ist Deutsch nicht die Erstsprache. Allerdings führt dies nicht zu nennenswerten Unterschieden im Lerntempo im Vergleich zu den anderen Schülern.

Haltung

Die Mehrzahl der Schüler zeigt sich dem Fach Physik gegenüber aufgeschlossen und positiv eingestellt. Demonstrations- und Freihandexperimente erreichen in aller Regel die Aufmerksamkeit der Schüler. Ebenso werden Schülerexperimente meist zielorientiert durchgeführt, auch wenn die Anfangsphase oftmals etwas schleppend erfolgt.

Die Jungs bringen von sich aus mehr Interesse mit in den Unterricht (Ausnahme: XXX) als die Mädchen, die oft nicht wissen um was es gerade geht. Den Mädchen fällt es leichter dem Unterricht zu folgen, wenn die Inhalte anschaulich bleiben. Das zeigt sich in einem zunehmenden Interesse an der „Mechanik“ im Vergleich zur „Elektrizität“, da Ursache und Wirkung besser zugeordnet werden können (XXX).

Ausklammern möchte ich jedoch XXX, die sich vor einigen Monaten vorgenommen hat, den Realschulabschluss zu schaffen und seitdem zunehmend mehr Motivation entwickeln konnte, sich aktiv am Unterricht zu beteiligen und auch Zuhause intensiver vor- und nachzuarbeiten.

Mitarbeit

Die meisten Schüler beteiligen sich in aller Regel zufriedenstellend am Unterricht. Vor allem XXX schaffen es meist, 45 Minuten lang aufmerksam zu bleiben, sich aktiv am Unterricht zu beteiligen und sich selbst durch die Unruhe anderer Schüler kaum ablenken zu lassen. Doch es gibt auch Schüler, die manchmal „abschalten“ (XXX) oder zum wiederholten Schwätzen neigen (XXX). XXX fallen eigentlich nie negativ auf, benötigen aber des Öfteren eine Aufforderung, sich mündlich zu beteiligen. Ich habe das Gefühl, dass es ihnen an Selbstbewusstsein mangelt, sich vor der Klasse zu äußern.

Disziplin

Die Schüler neigen dazu, eigene Gedanken und Vermutungen unaufgefordert in die Klasse zu rufen. Trotzdem bezeichne ich diesen Physikkurs als angenehm und für einen G-Kurs recht diszipliniert. Sicherlich gibt es ab und an Unruhe. Diese lässt sich mit kurzen Ermahnungen oder einem bösen Blick jedoch schnell wieder eindämmen. Eine Ausnahme bilden XXX, die viel zu oft miteinander reden und manchmal ernsthaftere Androhungen (z.B. Strafarbeit) benötigen.

Laura fehlt oft oder kommt zu spät und bringt dann recht abstruse Ausreden, um sich zu entschuldigen. Man kann ihr vor dem Hintergrund ihrer familiären Umstände allerdings nicht wirklich böse sein, zumal sich ihre Disziplin sowie ihre Mitarbeit etwas gebessert haben.

Abschließend möchte ich noch die fehlende Disziplin vieler Schüler bei der Erledigung der Hausaufgaben erwähnen. Ich habe mir vorgenommen darauf mehr Wert zu legen und dies regelmäßig zu kontrollieren.

1.1.3. Tabellarische Übersicht

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2. Didaktische Analyse

2.1. Intentionalität

2.1.1. Richtziel

Der Physikunterricht soll die Schüler dazu befähigen, auf der Basis erworbenen Fachwissens mittels der Anwendung spezifischer Methoden der Erkenntnisgewinnung sowie eines kommunikativen Austauschs von Ergebnissen natürliche und technische Phänomene und Entwicklungen verstehen, erklären und beurteilen zu können

(vgl. http://www.kmk.org/schul/Bildungsstandards/Physik_MSA16-12-04.pdf).

2.1.2. Stundenziel

Die Schüler lernen die physikalische Größe „Druck“ mit deren Abhängigkeit von der „Kraft“ und der „Fläche“, auf die diese Kraft wirkt, kennen.

2.1.3. Feinziele

Die Schüler

- formulieren in Gruppenarbeit anhand eines Schülerexperiments mit Arbeitsblatt einen Merksatz über die Einflussgröße „Kraft“ beim physikalischen Druck. (FZ1 - Reorganisation)

- formulieren in Gruppenarbeit anhand eines Schülerexperiments mit Arbeitsblatt einen Merksatz über die Einflussgröße „Fläche“ beim physikalischen Druck. (FZ2 - Reorganisation)

- nennen in Gruppenarbeit mit Hilfe der Merksätze die beiden Faktoren (Kraft und Fläche), von denen die Größe des Drucks abhängt. (FZ3 - Reorganisation)

- formulieren mit Hilfe der Merksätze die Formel für den physikalischen Druck. (FZ4 – Reorganisation)

2.1.4. Lernziele der sozialen Dimension

Die Schüler arbeiten in der Gruppe kooperativ, zielorientiert und rücksichtsvoll an einem gemeinsamen Ziel.

2.2. Thematik

2.2.1. Curricularer/thematischer Zusammenhang

Das Thema „Druck“ findet sich im saarländischen Lehrplan für Gesamtschulen im Zusammenhang mit der Unterrichtseinheit „Kräfte in Natur und Technik“, die der Klassenstufe 9 zugeordnet ist (vgl. Ministerium für Bildung, Kultur und Wissenschaft Saarland, 1998, S.10).

Diese Unterrichtseinheit wird mit 15 Stunden veranschlagt und gliedert sich im Lehrplan wie folgt:

- Definition der Masse
- Kräfte und ihre Wirkungen
- Gewicht als Kraft
- Einfache Maschinen (Seil, feste und lose Rolle, Flaschenzug, Hebel)
- Goldenen Regel der Mechanik
- Mechanische Arbeit
- Leistung
- Stempeldruck (Druck, Formel und Einheit sowie Anwendungen)
- Druck in Flüssigkeiten (Schweredruck, hydraulische Systeme)
- Auftrieb (Prinzip des Archimedes)
- Schwimmen, Schweben, Sinken
- Druck in Gasen
- Luftdruck, Messung des Luftdrucks

Im Entwurf des Stoffverteilungsplans für Gesamtschulen (vgl. Ministerium für Bildung, Kultur und Wissenschaft Saarland, 2002, S.4) hingegen bildet die „Mechanik der Flüssigkeiten und Gase“ eine eigene Einheit und wird mit 10 Stunden veranschlagt. Der „Stempeldruck“ dient hier ebenfalls als Einführung in die Größe „Druck“. Danach sollen „Schweredruck“, „Auftrieb“ und „Luftdruck“ folgen.

[...]

^[1] Ich schreibe aus Gründen des Leseflusses immer „Schüler“, meine aber eigentlich „Schüler und Schülerinnen“.