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Projekt PRIMAS, Pädagogische Hochschule Freiburg

Gefährliche Kälte

Warum ist es für uns so wichtig, möglichst immer die richtige Temperatur beizubehalten? Um in heißen oder kalten Umgebungen überleben zu können und sich wohl zu fühlen, müssen Menschen und Tiere die Wärme, die sie aufnehmen oder abgeben, kontrollieren. Um diesen Vorgang besser zu verstehen, ist es wichtig zu begreifen, was Wärme, Temperatur und das thermische Gleichgewicht genau sind und wie sie in Beziehung zueinander stehen.


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Projekt PRIMAS, Pädagogische Hochschule Freiburg

Kalter Kaffee?

"Stimmt es, dass zu heißer Kaffee schneller auf Trinktemperatur ist, wenn man gleich die Milch dazu schüttet?". Diese bekannte Frage kann die Grundlage einer Aufgabe zum forschenden Lernen sein. Die Schülerinnen und Schüler sollen dabei eigenständig eine Hypothese aufstellen, das Problem physikalisch modellieren, Experimente zur Bestätigung planen und schließlich durchführen. Der physikalische Hintergrund kann dabei je nach Klassenstufe qualitativ: "Je größer der Temperaturunterschied, desto ...." oder mit Hilfe der Exponentialfunktion quantitativ erforscht werden.


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Was ist forschendes Lernen?

Von welchen Gesetzmäßigkeiten hängt die Schwingungszeit eines Pendels ab? Im folgenden werden zu diesem Thema zwei Physikstunden beschrieben: Eine eher traditionelle Stunde von dem Physiklehrer Herrn Shaw und eine forschend-entdeckende Stunde des Physiklehrers Herrn Hammond. Obwohl der fachliche Inhalt ähnlich ist zeigen sich auf anschauliche Weise die zahlreichen Unterschiede zwischen reiner Wissensvermittlung und forschendem Lernen.


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Bitte kühl lagern!

In dieser Aufgabe werden Schülerinnen und Schüler mit der Frage konfrontiert, ob sie Metall oder Wolle verwenden würden, um die Temperatur von wichtigen Medikamenten niedrig zu halten. Während des Arbeitsauftrags sind die Lernenden selbst aktiv, stellen Hypothesen auf, entwerfen Experimente, diskutieren ihre Ergebnisse und beurteilen ihre Ideen. Die Aufgabe ermöglicht einen motivierenden und praxisnahen naturwissenschaftlichen Unterricht. Sie baut auf dem Vorwissen der SchülerInnen über die thermischen Eigenschaften alltäglicher Materialien auf und gibt ihnen Gelegenheit, praktische und theoretische Überlegungen anzustellen, wenn sie Beweise für ihre Vermutungen suchen.


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Werbespot auf Skisprungschanze

Für einen Werbespot fährt ein Auto (1,9t Gewicht) mit 60km/h die Skisprungschanze von Kaipola (Steigung: 80%) empor und bleibt nach 9 Sekunden triumphal an der Startluke der Schanze (47m über dem Boden) stehen. Der spektakuläre Werbespot (siehe YouTube) eröffnet viele Möglichkeiten für offene Fragestellungen und forschende Aufgaben zum Thema schiefe Ebene, Reibung und Kräftezerlegung.


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Schüttel mich!

Die Schütteltaschenlampe ist vielen Schülern z. B. aus dem Zeltlager bekannt und eignet sich - neben ihrem praktischen Nutzen - zur Erforschung des Phänomens der Induktion. Im Unterricht wird jeder Schülergruppe ein Taschenlampenexemplar mit der Frage: "Wie kann so etwas funktionieren?" zur Verfügung gestellt. Zunächst müssen die Schülerinnen und Schüler untersuchen, aus welchen Komponenten die Lampe besteht und die jeweilige Funktion experimentell erforschen. Das Ziel sollte sein, die Funktion der Lampe soweit zu durchdringen, dass eine eigene Schüttellampe gebaut werden kann.


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Webseite mit Unterrichtsideen und Unterrichtsmaterial zum forschenden Lernen

Das Projekt Primas (Promoting Inquiry in Mathematics and Science Education Across Europe), welches 2010-2013 in Kooperation mit einigen europäischen Ländern ins Leben gerufen wurde, bietet Unterrichtsmaterialien zum Konzept des forschenden Lernens für Lehrkräfte aller Schularten. Die Aufgabensammlung soll Ideen und Impulse geben und dazu motivieren, eigene forschende Fragestellungen für den mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht zu entwickeln. Lassen Sie sich inspirieren und von der Kreativität Ihrer SchülerInnen überraschen.

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Projekt PRIMAS, Pädagogische Hochschule Freiburg

Schwimmer oder Nichtschwimmer?

"Der Stein sinkt, weil er noch nicht gelernt hat zu schwimmen." "Kann eine Kartoffel schwimmen?" Wenn sich Ihre SchülerInnen fragen, ob ein Gegenstand im Wasser schwimmen kann oder zu Boden sinken wird, warum manche Gegenstände schwimmen bzw. sinken oder wie man einen Gegenstand baut, damit er schwimmt oder sinkt, dann dürfte Sie diese Aufgabe interessieren. Ziel der Aufgabe ist es, jungen SchülerInnen einen Rahmen zu bieten, in dem sie auf eigene Faust entdecken können, wie sich ein bestimmter Gegenstand im Wasser verhält.


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Gefährlicher Regen

Wann ist Regen gefährlich? Wo kommen Überflutungen her? Wie können wir den durch Überflutungen angerichteten Schaden verringern? Im vergangenen Jahrzehnt haben einige Teile Europas vermehrt sehr starken, zu Überflutungen führenden Regen erlebt, während andere Regionen geringere Niederschlagsmengen und daraus resultierende Dürren erfuhren. Diese Materialien haben zum Ziel, dass die Schülerinnen und Schüler naturwissenschaftliches und mathematisches Wissen zum Thema "Überflutungen" anhand von theoretischen Überlegungen und praktischen Untersuchungen sowie durch die Verwendung neuer Medien (Applets) entwickeln. In einer Fallstudie zur Überflutung eines Flusstals werden die mathematischen und naturwissenschaftlichen Grundlagen von Strömungen sowie die physikalischen Größen, die die Fließmenge und Fließgeschwindigkeit beeinflussen, zusammengetragen.


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Projekt PRIMAS, Pädagogische Hochschule Freiburg

Aufbau der Materie - Black Box Experiment

Um eine Vorstellung über den inneren Aufbau von Materie zu bekommen führen Wissenschaftler z.B. an Teilchenbeschleunigern aufwändige Experimente durch. Immer mehr experimentelle Erkenntnisse ergeben dann ein immer genaueres Bild der inneren Struktur. Die Untersuchung einer Black Box soll diesen forschenden Erkenntnisprozess modellhaft veranschaulichen. Die Schüler formulieren dabei Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und präsentieren ihre Ergebnisse in Form einer wissenschaftlichen Konferenz.


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