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Projekt PRIMAS, Pädagogische Hochschule Freiburg

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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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

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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Schneller als sein Schatten

"Lucky Luke schießt schneller als sein Schatten!" Das entsprechende Comic-Heft, Bild oder ein kurzes Video aus YouTube kann als Einstieg für eine Unterrichtseinheit über Schatten verwendet werden. Innerhalb der Unterrichtseinheit ergeben sich zahlreiche Möglichkeiten für Experimente zum forschenden Lernen. Bei folgenden Aufgaben werden die Schüler an das forschende Lernen herangeführt. Die Fragestellung wird vorgegeben, die Vermutung, die Modellierung, das Experiment, die Beobachtung und das Ergebnis sind je nach Klassenstufe und Schulart offen gestaltet.

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Der Kerzenversuch

Der Kerzenlift gehört vom Kindergarten über die Grundschule bis hin zum Gymnasium zum naturwissenschaftlichen Standardexperiment. Bei Schülern der neunten Klasse ist auch ohne den eigentlichen Versuch sofort eine Erklärung verfügbar: "Die Kerze braucht den Sauerstoff auf - der Luftdruck im Glas nimmt ab - das Wasser steigt" (siehe Unterrichtsfilm). Auf die weiterführende Frage: "Wann steigt denn das Wasser im Glas?" ist die Schülerantwort eindeutig: "Während die Kerze brennt". Im anschließenden Experiment (mit Videokamera) zeigt sich jedoch deutlich, dass das Steigen erst mit der abnehmenden Kerzenflamme beginnt. Der Sauerstoffverbrauch kann somit als Erklärung ausgeschlossen werden.

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Das Solarauto: umweltfreundlich unterwegs

Warum sind Solarautos in der EU und auf der ganzen Welt von Bedeutung? In Zypern und vielen anderen europäischen Ländern erregen Solarautorennen Aufmerksamkeit. Gruppen von Studenten und anderen Erwachsenen entwerfen und bauen ihre eigenen Autos, mit denen sie an diesen Wettbewerben teilnehmen. Außerdem investieren große Automobilunternehmen Geld und Forschung in die solarbetriebenen Autos der Zukunft. Schülerinnen und Schüler erfahren in der vorliegenden Aufgabe, wie wichtig es ist, Solarenergie für den Transport zu verwenden, und behandeln gleichzeitig relevante mathematische und physikalische Themen. Sie bearbeiten mehrere Aufgabenstellungen in Mathematik, Physik und Technik und wenden dabei ihr Wissen in diesen drei Disziplinen an.


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Das Definieren von physikalischen Begriffen

Das Definieren von physikalischen Begriffen erfordert die Benennung aller Aspekte, die notwendig sind, um den ganzen Begriff abzudecken, ohne überflüssige Informationen mit aufzunehmen. Den SchülerInnen hilft es, wenn wir ihnen Beispiele und Gegenbeispiele für einen Begriff aufzeigen. Sie verstehen jedoch eher, wie man einen Begriff definiert, wenn sie es selbst versuchen, als wenn sie es nur von Lehrenden erklärt bekommen.

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Science on Stage Deutschland e.V.

iStage 3 - Fußball im MINT-Unterricht

Was ist die perfekte Ballflugkurve, welche besonderen Eigenschaften hat der Rasen auf einem Bolzplatz und wie hoch ist die CO2-Bilanz einer Europameisterschaft? Rund um das Thema Fußball lässt sich auch im MINT-Unterricht trefflich diskutieren: 20 Lehrkräfte aus 15 europäischen Ländern haben zwölf Unterrichtseinheiten entwickelt, die zeigen, wie der beliebte Sport die Fächer Biologie, Chemie, Informatik, Mathematik, Physik und Technik zur runden Sache macht. Von der Messung der Luftdichte im Ball, über den Einfluss von Energy-Drinks auf die körperliche Leistung der Spieler bis zur Berechnung der Torschuss-Wahrscheinlichkeit bei einem Elfmeter bietet die Broschüre Lehrkräften der Sekundarstufe ein breites interdisziplinäres Spektrum an Experimenten. Schülerinnen und Schüler können damit naturwissenschaftliche Phänomene des Fußballsports selbstständig entdecken und erforschen.

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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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Projekt PRIMAS, Pädagogische Hochschule Freiburg

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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