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Unterrichtsentwurf im Fach Physik: Einführung in die Brechung - Thema Optik.

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Lesson plan + tasks
Physics

University, School

Martin-Luther-Schule Rimbach

Grade, Teacher, Year

sehr gut (Beurteilung des Fachleiters)

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Planungsmodell für den schriftlichen Unterrichtsentw­urf unter Berücksichtigun­g der Kompetenzorient­ier­ung Unterrichtsentw­urf zum 3. Unterrichtsbesu­ch im Fach Englisch Thema: Canada II        Thema der Unterrichtsreih­e Canada III       Einbettung der Stunde in die Unterrichtsreih­e Übersicht über die Unterrichtsreih­e 1. Einführungsstun­de Canada– Camping in the Rocky Mountains 2. At the camping store – Einkaufsgespräc­h einüben und vortragen 3. At Buffalo Camp – Bedeutung von Tiersymbolen der Ureinwohner Nordamerikas in Verbindung mit den Monaten (My birthday is in .) 4. Erstellen eines Quartett-Spiels – Schreiben der Monate auf Englisch 5. Quartett: Happy Birthday – Kommunikative Kompetenz fördern IV       Lernschwerpunkt der Stunde Die SuS[1] üben die Satzstruktur My birthday is in [month]./My [family member]’s birthday is in [month] sowie die Monatsnamen, indem sie sie als Vorbereitung auf ein Spiel in einem zusammenhängend­en Satz abschreiben. Der Wortschatz zu family members wird dabei wiederholt.          ­  ­         V        Begründungszusa­mm­enhänge im Hinblick auf den          Lernschwerpunkt A        Lernvoraussetzu­nge­n der Kinder Lernausgangslag­e Konsequenz Arbeits- und Sozialverhalten In der Klasse werden zurzeit drei Mädchen und 12 Jungen
Unterrichtsentw­urf zum Unterrichtsbesu­ch in Mathematik Raum für Bild Thema: Teilbarkeitsreg­eln bei 2, 4, 5 und 10 Inhaltsverzeich­nis Das zentrale thematische Anliegen der Stunde In dieser Stunde sollen sich die Schülerinnen und Schüler1 mit den Endstellenregel­n, den Teilbarkeitsreg­eln durch 2, 4, 5 und 10 befassen. Die Beschäftigung mit diesen Regeln soll für ein tieferes Verständnis im Umgang mit Zahlen sorgen und im Hinblick auf die Einführung der Bruchrechnung eine gute Basis schaffen. Die Stundenfrage lautet daher: Wie weiß ich auf Anhieb, ob sich mehrstellige Zahlen durch 2, 4, 5 oder 10 teilen lassen? Bedingungsanaly­se 2.1 Institutionelle Rahmenbedingung­en und Raumsituation ::: 2.2 Zusammensetzung der Klasse Die Klasse 6 besteht derzeit aus 26 SuS, 13 Jungs und 13 Mädchen. In der für die Schule verhältnismäßig großen Klasse herrscht überwiegend ein gutes Klassenklima. Durch einige Schulwechsler gibt es gelegentlich etwas Unruhe in der Klasse, was durch den Klassenrat aufgegriffen wird. Im Unterricht kann es außerdem vorkommen, dass die Lautstärke aufgrund der Klassengröße schnell ansteigt und einzelne Beiträge der SuS untergehen. Das niedrige Interesse am Mathematikunter­ric­ht kann allerdings auch ein Grund dafür sein. 2.3 Lernstandsbesch­rei­bungen – Vorwissen, Methodenkompete­nz, soziale und personale Kompetenz der Klasse/einzelne­r

Studienseminar für das Lehramt an Gymnasien -

..

Mathematik und Physik

1. Hauptsemester

Schuljahr 2014/2015


Unterrichtsentwurf für den 1. Unterrichtsbesuch im Fach Physik


Thema der Unterrichtsreihe: Optik

Thema der Unterrichtsstunde: Brechung


..

.. Klasse 7

..

Zeit: 8. Stunde (13:15 Uhr – 14:00 Uhr)

..

..

..

..

..


1. Bedingungsanalyse

Die Klasse 7 besteht derzeit aus 10 Schülerinnen und 19 Schülern (SuS).

Seit Beginn des Schuljahres unterrichte ich die Klasse eigenverantwortlich. Der Unterricht findet montags in der 3. Stunde und zweiwöchentlich mittwochs in der 8. und 9. Stunde statt.

Das Klima in der Klasse empfinde ich als recht angenehm.

Es gibt, zumindest offenkundig, keine Ausgrenzung einzelner Schüler, oder Missgunst gegenüber Mitschülern, wenn auch die Geschlechter gerne unter sich bleiben, was sich auch in der frei gewählten Sitzordnung der SuS widerspiegelt. So ist zu beobachten, dass bei dem Einsatz von Redeketten Mädchen vorwiegend andere Mädchen und Jungen vorwiegend Jungen dran nehmen.

Insgesamt ist die Klasse sehr motiviert und aufgeweckt.

Die SuS zeigen größtenteils ein reges Interesse am Unterrichtsgeschehen und beteiligen sich gerne und viel. Allerdings fällt es einigen SuS noch schwer, sich über längere Zeit hinweg zu konzentrieren. So entstehen häufiger Phasen von Unruhe in der Klasse, die es erfordern die SuS wiederholt zur Ruhe zu ermahnen. Ein besonders großes Interesse ist bei (Schüler- und Demonstrations-) Experimenten zu beobachten.

Die SuS haben große Freude daran, ihre Beobachtungen bei Experimenten zu schildern und ihre darauf bezogenen Erfahrungen aus dem Alltag einzubringen. Ohne Scheu tragen sie ihre Erklärungsversuche vor. Beim eigenständigen Experimentieren haben viele der SuS, besonders jedoch die weiblichen, noch zu wenig Selbstvertrauen und verlangen kleinschrittige Anleitungen.

Hier bedarf es noch viel Übung, damit das selbstständige Planen von Experimenten zur Routine wird und Erfolgserlebnisse dabei das Selbstvertrauen stärken. Auch das Anfertigen von Versuchsprotokollen muss konsequent geübt werden, damit es den SuS gelingt Durchführung, Beobachtungen und Erklärungen von Versuchen voneinander zu trennen. Einige SuS haben zudem noch Schwierigkeiten ihre Gedanken strukturiert zu artikulieren.

Im Bereich des Argumentierens und Kommunizierens auf fachlicher Ebene sehe ich noch weiteren Förderungsbedarf.

Besonders engagiert beteiligen sich –- am Unterricht. Sie bearbeiten Aufgaben zügig und gewissenhaft. –- liefern dabei zuverlässig gute bis sehr gute Beiträge und haben bereits viele Vorkenntnisse .....[read full text]

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Bei der Durchführung von Schülerexperimenten versuche ich, wenn möglich, den Fachraum zu wechseln, so auch in der hier geplanten Stunde. Der Alternativraum bietet zwar keine bessere Ausstattung, jedoch ist die Tischanordnung wesentlich vorteilhafter.



2. Didaktische Analyse

2.1 Begründung des Themas und Überlegungen zur Unterrichtsstunde

Das Thema der gezeigten Unterrichtsstunde ist die Brechung von Licht.

Dieses ist ein verbindlicher Unterrichtsinhalt laut dem zugrunde liegenden Lehrplan [1, S.10]. Die Brechung ist den SuS als Phänomen schon früh bekannt, da sie ihnen im alltäglichen Leben häufig begegnet, z.B. wenn sie durch Trinkgläser schauen, im Schwimmbad ihre Beine unter Wasser beobachten, oder eine Brille tragen. Es ist jedoch anzunehmen, dass sich die SuS über die gesamte Phänomenologie und die Konsequenzen der Brechung keinesfalls bewusst sind.

Ich halte es für enorm wichtig, dass die SuS solche alltäglichen Phänomene zu deuten und erklären lernen. Hierin besteht ein wichtiger Beitrag des Faches Physik zur Bildung, um SuS zu ermöglichen, sich in der Welt zurecht zu finden und „blinde Expertengläubigkeit zu verhindern“ [2, S.11].

Weiterhin bildet die Brechung die Grundlage für die Linsenoptik, welche als verbindliche Unterrichtsinhalte ebenfalls in dieser Unterricht.....

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Zudem soll vorerst nur der Übergang an einer einzelnen, planen Grenzfläche betrachtet werden, da die Lichtbrechung hier einfach nachzuvollziehen und zu konstruieren ist. Natürlich kann eine algebraische Behandlung des Themas in der Klassenstufe 7 noch nicht erfolgen, da den SuS die Sinusfunktion noch nicht bekannt ist. Eine Behandlung dieser im Physikunterricht der Klasse 7 ist aus gutem Grund nicht vorgesehen, da sie die SuS stark (über)fordern und demotivieren würde.

Im ersten Schritt werden die SuS einen sehr offen gehaltenen Arbeitsauftrag1 erhalten, bei dem es darum geht, dass sie sich mit dem Aufbau2 vertraut machen, ausprobieren und spielerisch Beobachtungen sammeln können, ohne dass ich den Fokus der Beobachtungen zu sehr einschränke.

Mit der selben Absicht habe ich beschlossen das Experiment nicht als Demonstrationsexperiment vorzumachen, bevor die SuS es selber ausprobieren, obwohl auch ein gewisser Anreiz für die SuS bestünde den Lehrer beim Zielen zu übertreffen. So können die SuS eher auch Effekte beobachten, die im Rahmen dieser Stunde noch nicht besprochen werden können (z.B Parallelversetzung des Bildes, Totalreflexion).

Diese Beobachtungen bieten einen guten Anknüpfungspunkt für die Folgestunden, in denen eine Erklärung dafür gesucht wird. Nach diesem ersten Schritt sollen die gesammelten Beobachtungen und möglicherweise erste Erklärungsversuche im Plenum diskutiert und Schlüsselbeobachtungen im Demonstrationsexperiment geprüft werden, um alle SuS auf den gleichen Zwischenstand zu bringen.

Einige SuS werden die Brechung als Grund für ihre Beobachtungen nennen, vermutlich ohne eine genaue Vorstellung zu zu haben, was das ist. Um den Begriff zu veranschaulichen, kann (vielleicht sogar auf den Vorschlag von SuS hin) der Versuchsaufbau am Pult mit der Dokumentenkamera von der Seite gefilmt und gut sichtbar an das Whiteboard projiziert werden. Da den SuS die Geradlinigkeit der Lichtausbreitung (zumindest in Luft) bekannt ist, können sie den Strahlenverlauf schnell einsehen und einzeichnen.

Zur Bestätigung ihrer Vermutungen (und ggf. der Bestätigung der Geradlinigkeit der Lichtausbreitung in Wasser) steht ein Laserpointer und Fluoreszin zum Einsatz als Demonstrationsexperiment zur Verfügung. Hier sollte auch auf die Gültigkeit der Umkehrbarkeit des Lichtweges bei der Brech.....

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Kommt nun noch ein anderer Aufbau hinzu, müssen sie wieder umdenken, zumal hier die Brechung nicht an Luft-Wasser, sondern Luft-Glas stattfindet. Zudem müsste die Problematik der kreisförmigen Grenzfläche erörtert werden. Für die angestrebten Ziele ist es nicht notwendig besonders präzise Winkelmessungen durchzuführen. Ein qualitatives Verständnis der Lichtbrechung ist zunächst völlig ausreichend.

Die Durchführung des geplanten Experiments inklusive der Bearbeitung des zugehörigen Arbeitsblattes3 kann in der gezeigten Stunde begonnen, und soll in der zweiten Hälfte der Doppelstunde beendet werden.

Dieses Arbeitsblatt ist so gestaltet, dass zunächst die zuvor besprochenen Begriffe Einfalls- und Brechungswinkel (und deren Lage bei dem verwendeten Versuchsaufbau) in einem kurzen Lückentext abgefragt und der erarbeitete Strahlengang skizziert werden soll, damit nach den Ferien schnell darauf zurückgegriffen werden kann. Anschließend sollen die SuS Wertepaare für Einfalls- und Brechungswinkel messen und festhalten.

Dabei habe ich auf eine genaue Anleitung verzichtet, wie die Winkel einzustellen und zu messen sind, und welche Winkel gemessen werden sollen. Das Planen dieser Schritte ist ein wichtiger Aspekt des Experimentierens und muss geübt werden. Gerade bei diesem recht einfachen Aufbau gehe ich nicht von größeren Schwierigkeiten aus. Einige SuS haben jedoch kaum Vertrauen in ihre Ansätze und eine noch recht große Scheu, diese einfach mal auszuprobieren.

Für diesen Fall verweise ich im Arbeitsblatt auf eine (gestufte) Hilfekarte4, die die nötigen Impulse geben soll.


2.2 Didaktisches Zentrum und Lernziele

Stundenziel

Die SuS können den Lichtweg von einem unter Wasser liegenden Gegenstand zu den Augen beschreiben und mit Hilfe der Lichtbrechung erklären (Minimalziel).

Sie planen einen Versuch zur Untersuchung des Zusammenhangs von Einfalls- und Brechungswinkel und beginnen mit der Durch.....

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    2.3 Einordnung der Stunde in die Unterrichtseinheit

    1.

    Schülerexperiment zum Reflexionsgesetz

    2.

    Reflexionsgesetz im Demonstrationsexperiment

    3.

    Dreidimensionales Sehen und Spiegelbild

    4.+5.

    Eigenschaften des Spiegelbilds und Konstruktion von Spiegelbildern am ebenen Spiegel;

    6.

    Reflexion an Hohl- und Wölbspiegel

    7.

    Höhe und Größe von Spiegeln, erfasste Bildbereiche

    8+9

    Einführungsstunde Brechung: Fische Stechen

    10.

    Wiederholungs- und Vertiefungsstunde zur Brechung;Verallgemeinerung des Brechungsgesetzes: Brechung in verschiedenen Medien

    11.

    Konstruktion des virtuellen Bildes; Teil- und Totalreflexion

    12.+13

    Brechung an einer planparallelen Platte und Dreiecksprismen

    3. Verlaufsplan

    Phase

    Inhalt

    Methode/ Sozialform

    Medien

    Einstieg

    Begrüßung

    L spielt Filmsequenz ab (Mann fängt Fisch mit dem Speer)

    S äußern sich dazu

    L zeigt Versuchsaufbau, mit dem SuS selber „Fische Fangen“ versuchen sollen

    LSG

    Filmsequenz (Laptop, Beamer)



    SE-Set „Fische Stechen“

    Erarbeitung 1

    L verteilt Arbeitsblatt

    S holen sich Versuchsmaterialien und experimentieren in 2er Teams,

    notieren Beobachtungen auf das AB

    SE, PA

    AB 1

    SE-Sets „Fische Stechen“

    Sammlung

    S nennen ihre Beobachtungen und Vermutungen

    L bestätigt wichtige Beobachtungen im Demonstrationsexperiment

    S zeichnen Strahlengang bei Demonstrationsexperiment an Whiteboard

    L bestätigt5 Strahlengang mit Demonstrationsexperiment

    LSG


    LE





    LE

    Whiteboard


    LE „Fische Stechen“





    Laserpointer + Stativ

    Fluoreszin

    Minimalziel

    Erarbeitung 2





    Planung eines Experiments zur genaueren Untersuchung der Brechung

    S beginnen mit der Bearbeitung von AB 2 und der Durchführung des Experiments

    MP, LSG



    SE, PA

    Whiteboard



    AB 2

    SE-Sets „Fische Stechen“

    Maximalziel

    Fortsetzung Erarbeitung 2 + Sicherung in 2. Stunde

    S zeichnen den Strahlengang für verschiedene Einfallswinkel und füllen ausgehend von ihren Beobachtungen den Lückentext auf AB 2 aus

    Besprechung der Ergebnisse

    SE, PA





    SV, LSG

    AB 2

    SE-Sets „Fische Stechen“

    L: Lehrer S: Schüler LSG: Lehrer-Schüler-Gespräch

    SE: Schülerexperiment LE: Lehrerexperiment AB: Arbeitsblatt

    PA: Partnerarbeit SV: Schülervortrag MP: Murmelphase

    Anhang

  • I.

    Literaturverzeichnis

    [1] Hessisches Kultusministerium (HG.): Lehrplan Physik – Gymnasialer Bildungsgang (G8) für die Jahrgangsstufen 6 bis 12

    [2] Hessisches Kultusministerium: Bildungsstandards und Inhaltsfelder – Das neue Kerncurriculum für Hessen, Sekundarstufe I – Gymnasium (Physik)


    II.

    Versuchsaufbau

    Den Versuchsaufbau in Abbildung 1 habe ich gemeinsam mit meinem Kollegen – entworfen. Die Leinwand dient zum einen dem Anbringen einer drehbaren Halterung für den Strohhalm, der es den SuS ermöglicht diesen, bei veränderbarem Winkel, stabil zu positionieren.

    Zum anderen kann ein Zettel an die Leinwand befestigt werden, auf den Punkte markiert werden können, mit deren Hilfe der Strahlengang bei der Brechung gezeichnet werden kann. Der Augenschutz aus Styropor ist als Vorsichtsmaßnahme angebracht, damit die SuS sich beim Zielen .....

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    Arbeitsblatt 2:

    Fische Stechen mit dem Speer II


    Du hast gemerkt, wie schwierig es auf Grund der Brechung des Lichtes ist, Fische vom Ufer aus zu fangen.

    Aber wie verhält sich das Licht genau bei der Brechung an der Wasseroberfläche? Im Folgenden soll die Brechung genauer untersucht und ein Zusammenhang zwischen Einfallswinkel und Brechungswinkel gefunden werden.


    Zeichne in Abbildung 1 den Weg des Lichtes, das das Auge durch den Strohalm sieht, sowie die Winkel ein, die du im folgenden Experiment in Abhängigkeit von einander messen wirst. Ergänze:


    1. Der Winkel zwischen einfallendem Lichtstrahl und ______ heißt ______.

      In diesem Versuch (Abb. 1) ist er der Winkel innerhalb________.

    2. Der Winkel zwischen gebrochenem Lichtstrahl und ______ heißt ______. In diesem Versuch (Abb. 1) ist er der Winkel innerhalb________.


    Ab.....

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    Die Position der Münze kannst du z.B. markieren, indem du einen Stift so zwischen Becken und Leinwand schiebst, dass du seine Spitze genau hinter der Münze siehst, wenn du gerade von vorne auf das Becken schaust.




    Hilfekärtchen 1


    Wenn du diese Karte durchgelesen hast, bring sie zurück zum Pult, damit andere sie auch benutzen können.


    Tipp:


    Es reicht, wenn du zunächst ein paar Punkte auf dem Blatt markierst, aus denen du später den Strahlengang konstruieren kannst. Überlege dir, welche Punkte du dazu markieren musst.


    Wenn du noch einen Hinweis benötigst, hole dir Hilfekarte 2.


    1 s.

    Anhang III, Arbeitsblatt 1 (AB 7)

    2 Eine Skizze des Aufbaus findet sich im Anhang II

    3 s. Anhang III, Arbeitsblatt 2 (AB 8)

    4 s.

    Anhang IV

    5 Die Umkehrbarkeit des Lichtweges ist hierbei vorausgesetzt und wird in einer späteren Stunde experimentell bestätigt.

    10

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