Diese vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Schülerexperimenten und deren Wirksamkeit. Für viele Lehrkräfte sind Schülerexperimente ein sehr wichtiges Medium im Physik – Unterricht. Früher waren Demonstrationsexperimente sehr beliebt, doch heute steht der Lernprozess der SuS im Vordergrund. Daher werden vermehrt Schülerexperimente im Unterricht eingesetzt. Sind aber Schülerexperimente wirksamer als Demonstrationsexperimente oder Frontalunterricht? Diese Frage wird in dieser Arbeit ebenfalls beantwortet. Der erste Abschnitt beschreibt die verschiedenen Funktionen von Experimenten. Die Funktionen können auch auf Schülerexperimente übertragen werden. Im weiteren Verlauf wird auf die verschiedenen Ziele von Schülerexperimenten eingegangen. Danach werden die 3 Phasen des Experimentierens: Planungsphase, Durchführungsphase und Auswertungsphase näher erläutert. Probleme, die beim Einsatz von Schülerexperimenten entstehen, werden aufgegriffen und ebenfalls die Vorteile und Nachteile genannt. Zuletzt erfolgt eine Analyse der Wirksamkeit von Schülerexperimenten.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
2. Experimente und ihre Funktionen
3. Ziele von Experimenten
4. Phasen des Experimentierens
5. Probleme beim Einsatz von Schülerexperimenten
6. Vorteile und Nachteile
7. Wirksamkeit von Schülerexperimenten
8. Fazit
9. Literaturverzeichnis
1. Einleitung
Diese vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit den Schülerexperimenten und deren Wirksamkeit. Für viele Lehrkräfte sind Schülerexperimente ein sehr wichtiges Medium im Physik – Unterricht. Früher waren Demonstrationsexperimente sehr beliebt, doch heute steht der Lernprozess der SuS im Vordergrund. Daher werden vermehrt Schülerexperimente im Unterricht eingesetzt. Sind aber Schülerexperimente wirksamer als Demonstrationsexperimente oder Frontalunterricht? Diese Frage wird in dieser Arbeit ebenfalls beantwortet. Der erste Abschnitt beschreibt die verschiedenen Funktionen von Experimenten. Die Funktionen können auch auf Schülerexperimente übertragen werden. Im weiteren Verlauf wird auf die verschiedenen Ziele von Schülerexperimenten eingegangen. Danach werden die 3 Phasen des Experimentierens: Planungsphase, Durchführungsphase und Auswertungsphase näher erläutert. Probleme, die beim Einsatz von Schülerexperimenten entstehen, werden aufgegriffen und ebenfalls die Vorteile und Nachteile genannt. Zuletzt erfolgt eine Analyse der Wirksamkeit von Schülerexperimenten.
2. Experimente und ihre Funktionen
Ein Experiment ist ein wiederholbares, objektives Verfahren zur Erkenntnisgewinnung und daher ein sehr wichtiges Instrument.1 Doch einzelne Experimente können keine physikalische Theorie beweisen. Trotz dessen werden sie als ein Mittel zur Veranschaulichung und als das wichtigste Medium im Physik-Unterricht eingesetzt.2
Experimente sind ein Mittel, um physikalische Phänomene zu veranschaulichen und haben verschiedene Funktionen. Zum einen können sie ein Phänomen klar und überzeugend darstellen. Um zu zeigen, dass ein gerader, stromdurchflossener Leiter von einem kreisförmigen Magnetfeld umgeben ist, können um einen geraden Stromkabel kleine Magnetnadeln aufgestellt werden. Falls Strom fließt, legen sich die Nadeln kreisförmig um das Kabel, ansonsten richten sie sich im Erdmagnetfeld aus.3 Physikalische Konzepte können veranschaulicht werden, indem mit einem Laserstrahl gezeigt wird, dass sich Licht geradlinig in Luft ausbreitet. Der Raum wird abgedunkelt und die Luft mit Kreidestaub bedeckt.4
Die Schülerinnen und Schüler (SuS) können physikalische Gesetzmäßigkeiten direkt erfahren, indem sie einen Generator mit einer Handkurbel im Leerlauf und mit einer Glühlampe bedienen. Hierbei wird deutlich, dass für den Einsatz einer Lampe Arbeit benötigt wird.5
Ebenfalls können mit Experimenten Schülervorstellungen überprüft werden. Viele SuS haben die Vorstellung, dass eine Glühbirne elektrischen Strom verbraucht und dass dadurch die Stromstärke hinter der Glühbirne kleiner ist als vor der Glühbirne. Dies kann man zeigen, in dem man eine Schaltung mit Glühbirne aufbaut und ein Amperemeter anschließt. Diese zeigt an, dass die Stromstärke vor und nach der Glühbirne gleich ist.
Physikalische Gesetze können quantitativ durch Experimente überprüft, bestätigt oder widerlegt werden. Zum Beispiel kann durch experimentelle Methoden das Ohm’sche Gesetz eingeführt werden. 6
Experimente haben viele weitere Funktionen. Es wurden in diesem Abschnitt nur einige Funktionen erläutert, da es sonst den Rahmen sprengen würde.
3. Ziele von Schülerexperimenten
Schülerexperimente haben viele verschiedene Ziele beim Einsatz im Unterricht. Zum einen können sie ein Phänomen darstellen und verschiedene physikalische Konzepte veranschaulichen. Durch Schülerexperimente können physikalische Gesetze überprüft werden. Die SuS erlernen durch Schülerexperimente die naturwissenschaftliche Arbeitsweise (Entwicklung von Hypothesen, Versuchsplanung, Versuchsdurchführung und Auswertung).7 Durch das eigene Experimentieren wird auch die Selbsttätigkeit der SuS geweckt. Dies fördert das Interesse und führt zu einer hohen Motivation. Durch Experimentieren in Kleingruppen wird auch das soziale Verhalten unter den SuS gefördert. Schülerexperimente führen dazu, dass experimentelle Fähigkeiten ausgebaut bzw. verbessert werden, die naturwissenschaftliche Denkweise und Kommunikationsfähigkeit erweitert werden und bekommen dadurch einen Zugang zur Naturwissenschaft.8 Durch mehrmaliges Experimentieren bekommen die SuS ebenfalls ein Gefühl dafür, Fehlerquellen bei Experimenten zu definieren und das Vorgehen genau zu beobachten. Außerdem ist die Verbindung von Theorie und Praxis ein sehr wichtiges Ziel von Schülerexperimenten.9 Das theoretisch Gelernte können die SuS in praktischer Durchführung erlernen, überprüfen und festigen.
4. Phasen des Experimentierens
Experimentieren wird in 3 verschiedene Phasen eingeteilt: Planungsphase, Durchführungsphase und Auswertungsphase. In der Planungsphase wird ein Experiment zu einem bestimmten Thema geplant. Dieser Vorschlag kann von der Lehrkraft oder von den SuS selbst kommen. In der Durchführungsphase wird entschieden, ob das Schülerexperiment in Einzel- oder Kleingruppen durchgeführt wird. Außerdem wird entschieden, ob die SuS arbeitsgleich oder arbeitsteilig experimentieren. Arbeitsgleich bedeutet, dass jede Gruppe das Gleiche macht („auf gleicher Front“). Arbeitsteilig bedeutet, dass das Problem mit verschiedenen Verfahren gelöst wird („mit mehrseitigem Angriff“). Daneben gibt es noch eine Übergangsform, bei der die SuS das gleiche Verfahren mit unterschiedlichen Gegenständen nutzen. Zuletzt gibt es noch die Auswertungsphase, bei der die SuS ihre eigenen Beobachtungen und Interpretationen vortragen.10
5. Probleme beim Einsatz von Schülerexperimenten
Schülerexperimente sind ein sehr wichtiges Medium im Physik-Unterricht. Trotz dessen bringt der Einsatz viele Probleme mit sich. SuS experimentieren, ohne nachzudenken. Das rührt daher, dass die SuS die Anweisungen der Lehrkraft bzw. die „kochbuchartigen“ Versuchsanleitungen befolgen, ohne nachzudenken.11 Daneben gibt es unterschiedliche Wahrnehmungen der Ziele zwischen den Lehrkräften und den Lernenden. Die Lehrkräfte verfolgen das Ziel, dass die SuS sich mit dem Versuch auseinandersetzen, indem sie das praktisch Angewandte mit ihrem Wissen verknüpfen. Doch für SuS ist Experimentieren nur „Geräte bedienen“ und nutzen die Beschäftigung mit Experimenten nicht effektiv.12 Mangelnde Vorkenntnisse von SuS sind ebenfalls ein großes Problem bei Schülerexperimenten. Durch mangelndes Vorwissen kann ein kognitiver Wissenserwerb bei SuS nicht stattfinden, da sie auch den Sinn von Experimenten nicht kennen.13 Durch die oben genannten Ziele erfolgen kaum Effekte beim Wissenserwerb von SuS.14 Ein weiteres Problem ist, dass die SuS die gelernten Begriffe nicht auf die durchgeführten Experimente anwenden können, d.h. sie können Theorie und Praxis nicht verbinden.15 Ein Grund dafür ist, dass die SuS Alltagsvorstellungen, bzw. Fehlvorstellungen über bestimmte Phänomene haben. Der Einfluss der Alltagsvorstellungen ist hierbei groß. Denn die SuS haben aufgrund ihrer Alltagsvorstellungen Lernschwierigkeiten und dies führt zu Problemen bei der Wahrnehmung der Phänomene.16 Viele SuS können einfach Messinstrumente nicht bedienen. Die mangelnde Vermittlung experimenteller Fähigkeiten führt zu mangelnder Effektivität bei Schülerexperimenten, denn diese beeinträchtigen das erfolgreiche Arbeiten der SuS.17 Als letzter Punkt werden oft kochbuchartige Handlungsanweisungen für Schülerexperimente genannt. Diese haben den Vorteil, dass die Lehrkräfte eine passive Rolle während der Experimentierphase einnehmen. Doch dadurch erfolgt wenig Eigenleistung seitens der SuS für die Durchführung des Experiments.18
6. Vorteile/Nachteile
Schülerexperimente haben sehr viele Vorteile und Nachteile. Ein großer Vorteil ist, dass durch Schülerexperimente die Eigentätigkeit der SuS geweckt wird. Somit ergibt sich auch ein Wechsel der Unterrichtsform. Frontalunterricht kann im Laufe der Zeit dazu führen, dass SuS sich zum Beispiel langweilen, dass nicht alle SuS aktiviert werden und die Motivation nachlässt. Demonstrationsexperimente wären auch eine Möglichkeit, doch auf Dauer wird es die gleichen Probleme aufweisen wie Frontalunterricht. Schülerexperimente führen auch dazu, dass SuS lernen, in Kleingruppen oder zu zweit zu arbeiten. Sie beobachten das Geschehen und können gemeinsam diskutieren. Dabei wird auch die Teamfähigkeit gestärkt und der Umgang mit technischen Geräten erlernt. Sie können das theoretisch Erlernte auch praktisch umsetzen.19
Im Gegenzug haben Schülerexperimente natürlich auch Nachteile. Ein großer Nachteil ist der hohe Geräteaufwand. Meistens sind die Klassenräume nicht so ausgestattet, dass Schülerexperimente durchgeführt werden können. Schülerexperimente benötigen viel mehr Unterrichtszeit als zum Beispiel Demonstrationsexperimente. Wenn die SuS die Experimente in Kleingruppen oder in Partnerarbeit durchführen, kann es sogar vorkommen, dass es innerhalb der Gruppen Konflikte auftreten. Diese können zu Unterrichtsstörungen führen. Auch für die Lehrkraft ist es anstrengend, denn diese hat mehrere Gruppen gleichzeitig zu betreuen. Der Arbeitsaufwand ist ebenfalls hoch, denn die Lernutensilien bzw. die Materialien müssen seitens der Lehrkraft vorbereitet werden. Zusätzlich müssen noch die Experimentiermaterialien bzw. -geräte bereitgestellt werden. Dies stellt einen hohen zeit- und Arbeitsaufwand dar.20
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1 Häußler P. (Hrsg.) (2015). Physikdidaktik: Theorie und Praxis, S. 230.
2 Mikelskis H. (Hrsg.) (2006). Physik-Didaktik: Praxishandbuch für die Sekundarstufe I und II, S. 149.
3 Häußler P. (Hrsg.) (2015). Physikdidaktik: Theorie und Praxis, S. 230.
4 Vgl. ebd. S.230.
5 Vgl. ebd. S. 230.
6 Vgl. ebd. S.232.
7 Wiesner, H. (Hrsg.) (2011). Physikdidaktik kompakt, S. 107.
8 Hopf M. (2007). Problemorientierte Schülerexperimente: Studien zum Physik- und Chemielernen, S.7.
9 Vgl. ebd. S. 8.
10 Winkelmann J. (2014). Auswirkungen auf den Fachwissenszuwachs und auf affektive Schülermerkmale durch Schüler- und Demonstrationsexperimente im Physikunterricht, S. 9/10.
11 Vgl. ebd. S.13.
12 Vgl. ebd. S. 14.
13 Vgl. ebd. S. 14.
14 Vgl. ebd. S. 14/15.
15 Vgl. ebd. S. 15.
16 Vgl. ebd. S.16.
17 Vgl. ebd. S. 17.
18 Vgl. ebd. S.17.
19 Häußler P. (Hrsg.) (2015). Physikdidaktik: Theorie und Praxis, S. 241.
20 Vgl. ebd. S.242.
- Quote paper
- Anonymous,, 2018, Schülerexperimente im Physik Unterricht, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/505820
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