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Physik betreiben und Physik lernen Zwei Seiten derselben Medaille?
Karsten Rincke Didaktik der Physik 14. Februar 2012
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Thesen
1. Der Erwerbszusammenhang ist grundsätzlich anders charakterisiert als der Verwendungszusammenhang. Vor allem: Das Schulexperiment ist nicht das verkleinerte Abbild von Wissenschaft. 2. Es besteht eine große Unsicherheit darüber, zu welchen Zielen Experimente in der Schule wie beitragen können. 3. Weithin unklar ist, was eine Erklärung ausmacht, und wie man sie generiert.
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Thesen
1. Der Erwerbszusammenhang ist grundsätzlich anders charakterisiert als der Verwendungszusammenhang. Vor allem: Das Schulexperiment ist nicht das verkleinerte Abbild von Wissenschaft. 2. Es besteht eine große Unsicherheit darüber, zu welchen Zielen Experimente in der Schule wie beitragen können. 3. Weithin unklar ist, was eine Erklärung ausmacht, und wie man sie generiert. 4. Es gibt viel zu tun.
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Experimentieren und Lernen
Erwerbs- und Verwendungszusammenhänge Worauf haben Sie in den letzten vier Wochen hauptsächlich Ihre Zeit verwandt?
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Experimentieren und Lernen
Erwerbs- und Verwendungszusammenhänge Funktionen des Experiments im Unterricht
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Experimentieren und Lernen
Erwerbs- und Verwendungszusammenhänge Es war gesagt worden 1. Der Erwerbszusammenhang ist grundsätzlich anders charakterisiert als der Verwendungszusammenhang. Vor allem: Das Schulexperiment ist nicht das verkleinerte Abbild von Wissenschaft.
Die Gegenüberstellung zeigt: I Das Experiment übernimmt für das Lernen eine weitestgehend andere
Rolle als für die Wissenschaft.
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Experimentieren und Lernen
Erwerbs- und Verwendungszusammenhänge Es war gesagt worden 1. Der Erwerbszusammenhang ist grundsätzlich anders charakterisiert als der Verwendungszusammenhang. Vor allem: Das Schulexperiment ist nicht das verkleinerte Abbild von Wissenschaft.
Die Gegenüberstellung zeigt: I Das Experiment übernimmt für das Lernen eine weitestgehend andere
Rolle als für die Wissenschaft. I Auch innerhalb des Schulunterrichts müssen Lern- und
Verwendungszusammenhänge getrennt betrachtet werden: Das Anwendungsbeispiel, eingekleidet in eine Problemlöseaufgabe, ist nicht unbedingt optimal für das Lernen systematischen Fachwissens! (vgl. Arbeiten von Wirth, Künsting, Leutner) Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Zentrale Frage Wie ist ein Experiment in Szene zu setzen, damit es eine bestimmte Funktion für das Lernen erhält?
Vorschläge
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Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Zentrale Frage Wie ist ein Experiment in Szene zu setzen, damit es eine bestimmte Funktion für das Lernen erhält?
Vorschläge I Experimentelle Ergebnisse visualisieren
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Zentrale Frage Wie ist ein Experiment in Szene zu setzen, damit es eine bestimmte Funktion für das Lernen erhält?
Vorschläge I Experimentelle Ergebnisse visualisieren I Handwerk des Experimentierens üben
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Experimentieren und Lernen
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Zentrale Frage Wie ist ein Experiment in Szene zu setzen, damit es eine bestimmte Funktion für das Lernen erhält?
Vorschläge I Experimentelle Ergebnisse visualisieren I Handwerk des Experimentierens üben I Erfahrungen bereit stellen: Erkunden
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Zentrale Frage Wie ist ein Experiment in Szene zu setzen, damit es eine bestimmte Funktion für das Lernen erhält?
Vorschläge I Experimentelle Ergebnisse visualisieren I Handwerk des Experimentierens üben I Erfahrungen bereit stellen: Erkunden I Vorstellungswelten bewusst machen und prüfen: Erklären
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Zentrale Frage Wie ist ein Experiment in Szene zu setzen, damit es eine bestimmte Funktion für das Lernen erhält?
Vorschläge I Experimentelle Ergebnisse visualisieren I Handwerk des Experimentierens üben I Erfahrungen bereit stellen: Erkunden I Vorstellungswelten bewusst machen und prüfen: Erklären I ...
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Experimentieren und Lernen
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Kleines Beispiel
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Kleines Beispiel I Wir formulieren Beobachtungen, Eindrücke, Gedanken als
Wenn-Dann-Aussage.
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Kleines Beispiel I Wir formulieren Beobachtungen, Eindrücke, Gedanken als
Wenn-Dann-Aussage. »Wenn man den Erlenmeyerkolben nach dem Sieden in das kühle Becken taucht, dann siedet das Wasser noch einmal.«
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Experimentieren und Lernen
Ziele setzen Kleines Beispiel I Wir formulieren Beobachtungen, Eindrücke, Gedanken als
Wenn-Dann-Aussage. »Wenn man den Erlenmeyerkolben nach dem Sieden in das kühle Becken taucht, dann siedet das Wasser noch einmal.« »Wenn man den Erlenmeyerkolben nach dem Sieden in das kühle Becken taucht, dann kondensiert der Dampf, sodass der Druck im Kolben sinkt.«
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Ziele setzen
Kleines Beispiel I Wir formulieren Beobachtungen, Eindrücke, Gedanken als
Wenn-Dann-Aussage. I Die Vorgabe der Wenn-Dann-Form generiert Kandidaten für
Hypothesen. I I I I I
allgemeingültige, falsifizierbare, empirisch prüfbare Wenn-Dann-Aussage Nicht: raten, meinen, ...
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Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Kleines Beispiel I Wir formulieren Beobachtungen, Eindrücke, Gedanken als
Wenn-Dann-Aussage. I Die Vorgabe der Wenn-Dann-Form generiert Kandidaten für
Hypothesen. I Hier gewählte Inszenierung: Erkunden
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Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Kleines Beispiel I Wir formulieren Beobachtungen, Eindrücke, Gedanken als
Wenn-Dann-Aussage. I Die Vorgabe der Wenn-Dann-Form generiert Kandidaten für
Hypothesen. I Hier gewählte Inszenierung: Erkunden I Der nächste Schritt kann sein: Eine der Hypothesen entscheiden.
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Noch ein Beispiel zur Präzisierung: Erkunden
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Noch ein Beispiel zur Präzisierung: Erkunden I Skizzieren Sie Ihre Beobachtung auf einem Zettel.
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Noch ein Beispiel zur Präzisierung: Erkunden I Skizzieren Sie Ihre Beobachtung auf einem Zettel.
1. Unentbehrlich: Der Konsens über das Beobachtete.
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Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Noch ein Beispiel zur Präzisierung: Erkunden I Skizzieren Sie Ihre Beobachtung auf einem Zettel.
1. Unentbehrlich: Der Konsens über das Beobachtete. 2. Auch hier: Wenn-Dann-Aussagen.
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Noch ein Beispiel zur Präzisierung: Erkunden I Skizzieren Sie Ihre Beobachtung auf einem Zettel.
1. Unentbehrlich: Der Konsens über das Beobachtete. 2. Auch hier: Wenn-Dann-Aussagen. 3. Aussagen, die keine Frage aufwerfen, gehören zur Beschreibung.
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen
Noch ein Beispiel zur Präzisierung: Erkunden I Skizzieren Sie Ihre Beobachtung auf einem Zettel.
1. Unentbehrlich: Der Konsens über das Beobachtete. 2. Auch hier: Wenn-Dann-Aussagen. 3. Aussagen, die keine Frage aufwerfen, gehören zur Beschreibung. 4. Aussagen, die Hinzugedachtes enthalten, sind Ausgangspunkt des Hypothesentests.
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen Erklären 1. Aussagen, die Hinzugedachtes enthalten, sind Ausgangspunkt des Hypothesentests. 2. Wird eine Hypothese bestätigt, dann ist das kein Beweis für die Gültigkeit des Hinzugedachten! 3. Wird eine Hypothese bestätigt, dann steigt aber das Vertrauen in die Verlässlichkeit des Hinzugedachten. 4. Wird eine Hypothese widerlegt, dann ist das der Nachweis für einen Fehler im Hinzugedachten.
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen Erklären 1. Aussagen, die Hinzugedachtes enthalten, sind Ausgangspunkt des Hypothesentests. 2. Wird eine Hypothese bestätigt, dann ist das kein Beweis für die Gültigkeit des Hinzugedachten! 3. Wird eine Hypothese bestätigt, dann steigt aber das Vertrauen in die Verlässlichkeit des Hinzugedachten. 4. Wird eine Hypothese widerlegt, dann ist das der Nachweis für einen Fehler im Hinzugedachten.
Mathematik und Physik I Mathematik: Man ist sich des Bewiesenen sicher. I Physik: Man ist sich des Widerlegten sicher – sicher, dass es falsch ist.
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
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Ziele setzen: Erklären
Mathematik und Physik I Mathematik: Man ist sich des Bewiesenen sicher. I Physik: Man ist sich des Widerlegten sicher – sicher, dass es falsch ist.
Beispiel: Luftdruck-Gravitation
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
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Ziele setzen: Erklären
Mathematik und Physik I Mathematik: Man ist sich des Bewiesenen sicher. I Physik: Man ist sich des Widerlegten sicher – sicher, dass es falsch ist.
Beispiel: Luftdruck-Gravitation Die Theorie der Luftdruck-Gravitation begründet eine Hypothese über das Verhalten eines Hartschaumklotzes unter Wasser.
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Ziele setzen: Erklären
Mathematik und Physik I Mathematik: Man ist sich des Bewiesenen sicher. I Physik: Man ist sich des Widerlegten sicher – sicher, dass es falsch ist.
Beispiel: Luftdruck-Gravitation
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen: Erklären
Mathematik und Physik I Mathematik: Man ist sich des Bewiesenen sicher. I Physik: Man ist sich des Widerlegten sicher – sicher, dass es falsch ist.
Beispiel: Luftdruck-Gravitation Die Hypothese wird im Experiment bestätigt!
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
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Ziele setzen: Erklären Mathematik und Physik I Mathematik: Man ist sich des Bewiesenen sicher. I Physik: Man ist sich des Widerlegten sicher – sicher, dass es falsch ist.
Beispiel: Luftdruck-Gravitation
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen: Erklären
Mathematik und Physik I Mathematik: Man ist sich des Bewiesenen sicher. I Physik: Man ist sich des Widerlegten sicher – sicher, dass es falsch ist.
Beispiel: Luftdruck-Gravitation Erst der Niedergang einer Theorie verschafft Klarheit über ihre Qualität!
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Experimentieren und Lernen
Ziele setzen: Erkunden oder erklären?
Erkunden 1. beobachten 2. einen Konsens herstellen 3. beobachten 4. Wenn-Dann-Aussagen formulieren 5. Wenn-Dann-Aussagen ordnen
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Erklären Wenn-Dann-Aussage auswählen und begründen (Hinzugedachtes!) Versuch zur Prüfung planen Versuch durchführen Wenn-Dann-Aussage entscheiden Rückschau: Ist das Vertrauen gestiegen?
Experimentieren und Lernen
Ziele setzen: Erkunden oder erklären?
Erkunden 1. beobachten 2. einen Konsens herstellen 3. beobachten 4. Wenn-Dann-Aussagen formulieren 5. Wenn-Dann-Aussagen ordnen
Erklären Wenn-Dann-Aussage auswählen und begründen (Hinzugedachtes!) Versuch zur Prüfung planen Versuch durchführen Wenn-Dann-Aussage entscheiden Rückschau: Ist das Vertrauen gestiegen?
Die Rolle der Theorie I Erkunden: weitgehend unwichtig I Erklären: wichtig und an erster Stelle
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Ziele setzen
Es war gesagt worden 2. Es besteht eine große Unsicherheit darüber, zu welchen Zielen Experimente in der Schule wie beitragen können.
Ziele in den Beispielen I Erkunden: Erfahrungen ermöglichen, I Erklären: Hinzugedachtes auf die Probe stellen
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Ziele setzen
Ziele in den Beispielen I Erkunden: Erfahrungen ermöglichen, I Erklären: Hinzugedachtes auf die Probe stellen
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Ziele setzen
Ziele in den Beispielen I Erkunden: Erfahrungen ermöglichen, I Erklären: Hinzugedachtes auf die Probe stellen
Hofstein & Lunetta (2004): Das Experiment trägt wenig zum Lernen bei, weil u. a. I die Ziele der Experimente den Schülern oft nicht klar seien bzw. Schüler
glaubten, das Ziel bestehe in der Befolgung einer Anleitung/Reproduktion von Daten, I ein naiver Glaube an ein Lernen von Wissenschaft direkt aus der
Konfrontation mit Experimenten bestehe.
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Erklären
Es war gesagt worden 3. Weithin unklar ist, was eine Erklärung ausmacht, und wie man sie generiert.
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Erklären Es war gesagt worden 3. Weithin unklar ist, was eine Erklärung ausmacht, und wie man sie generiert.
Das Hinzugedachte
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Erklären
Es war gesagt worden 3. Weithin unklar ist, was eine Erklärung ausmacht, und wie man sie generiert.
Die Erklärung
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Erklären Die Erklärung
I Eine Erklärung braucht den Konsens über das, was beobachtet werden
konnte,
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Erklären Die Erklärung
I Eine Erklärung braucht den Konsens über das, was beobachtet werden
konnte, I sie setzt ein Einverständnis dafür voraus, dass das Hinzugedachte
akzeptiert ist!
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Erklären Die Erklärung
I Eine Erklärung braucht den Konsens über das, was beobachtet werden
konnte, I sie setzt ein Einverständnis dafür voraus, dass das Hinzugedachte
akzeptiert ist! I Erklärungen sind stets auf eine Theorie (Hinzugedachtes) bezogen. Was
das je ist, muss expliziert werden! Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Packen wir’s an Es war gesagt worden 4. Es gibt viel zu tun.
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Packen wir’s an Es war gesagt worden 4. Es gibt viel zu tun.
Gegenwärtige Forschungsaktivität in Regensburg I Erkundender Vergleich zwischen den Inszenierungsformen Erkunden,
Erklären (verschiedene fachliche Themen) I Zentrale Frage: welche Zielsetzungen nehmen die Schüler/innen wahr? I Wie nehmen sie die ggf. diese Zielsetzungen wahr?
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Packen wir’s an Es war gesagt worden 4. Es gibt viel zu tun.
Gegenwärtige Forschungsaktivität in Regensburg I Erkundender Vergleich zwischen den Inszenierungsformen Erkunden,
Erklären (verschiedene fachliche Themen) I Zentrale Frage: welche Zielsetzungen nehmen die Schüler/innen wahr? I Wie nehmen sie die ggf. diese Zielsetzungen wahr? I Dazu: I I I
Entwicklung und Validierung entsprechender Befragungsinstrumente, Entwicklung geeigneter Unterrichtsmaterialien, Schulung von Lehrkräften.
Karsten Rincke | Didaktik der Physik
Experimentieren und Lernen
Packen wir’s an Es war gesagt worden 4. Es gibt viel zu tun.
Gegenwärtige Forschungsaktivität in Regensburg I Erkundender Vergleich zwischen den Inszenierungsformen Erkunden,
Erklären (verschiedene fachliche Themen) I Zentrale Frage: welche Zielsetzungen nehmen die Schüler/innen wahr? I Wie nehmen sie die ggf. diese Zielsetzungen wahr? I Dazu: I I I
Entwicklung und Validierung entsprechender Befragungsinstrumente, Entwicklung geeigneter Unterrichtsmaterialien, Schulung von Lehrkräften.
I Was ist eine Erklärung aus Sicht der Schüler/innen (themenbahängig,
altersabhängig) Karsten Rincke | Didaktik der Physik
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Rückschau
1. Das Experiment im Dienste der Wissenschaft ist ein anderes als jenes im Dienste des Lernens. 2. Lernen ist auf ein Ziel hin gerichtet. Auch das Experiment braucht seine spezielle Zielsetzung. 3. Erklären hat ein hohes subjektives Moment und ist nicht einfach »richtig« oder »falsch«.
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