Situiertes Lernen am Beispiel der Modified Anchored ... · Forschungsfrage II...

Situiertes Lernen am Beispiel der

Modified Anchored Instruction:

Motivations- und Lernwirksamkeit von

Zeitungs- und Werbeaufgaben

Patrik Vogt

Lehrveranstaltung an der Pädagogischen Hochschule Freiburg

am 10.01.2014

Inhalt

• Folien des Impulsvortrages

• Basisartikel

• Beispielaufgaben

• Werbeanzeigen zur Entwicklung von Werbeaufgaben

• Literaturhinweise

1

Situiertes Lernen am Beispiel der Modified Anchored Instruction:

Motivations- und Lernwirksamkeit von Zeitungs- und Werbeaufgaben

| Folie 2 | 08.01.2014 | Patrik Vogt | Authentische Aufgaben im Physikunterricht

I. Ausgangslage und theoretischer Hintergrund

II. Beispiel und Einordnung von „Zeitungs-“ und

„Werbeaufgaben“

III. Forschungsfragen und Designs

IV. Ergebnisse der Interventionsstudien

V. Zusammenfassung und Ausblick

Überblick

2


� Interesse und Leistung mäßig

� Defizite bei der Anwendung

des Gelernten auf neue

innerfachliche und

außerfachliche Fragen

� Problem des „trägen Wissens“

(Whitehead: „inert knowledge“,

1929)

Wodurch wird „träges Wissen“ erzeugt?

Quelle: Whitehead, A. (1929). The aims of education and other essays. NY: MacMillan.

AusgangslageErgebnisse internationaler Vergleichsstudien


1. Um wie viel Grad haben sich 2,3 kg Sand (c = 0,84 kJ/(kgK))

erwärmt, wenn die zugeführte Wärmemenge 70 kJ beträgt?

2. Ein glühender Stahlblock mit einer Masse von 1 t hat eine

Temperatur von 900 °C und kühlt allmählich auf 20 °C ab. Wie

viel Wärme wird dabei an die Umgebung abgegeben?

Prisma Physik 7-10, Ernst Klett Schulbuchverlag, Stuttgart,

2006

Link Physik 8, DUDEN PAETEC Schulbuchverlag, Berlin, 2005

Ziel: Stärkere Verankerung der Lerninhalte an der Lebenswelt

der Schülerinnen und Schüler, aber wie?

… durch eine unzureichende Verankerung an realen Problemsituationen!

3


Der AI-Ansatz ist neben seinen Vorzügen auch mit erheblichen

Problemen verbunden…

Quelle: Cognition and Technology Group at Vanderbilt (CTGV) (1990). Anchored Instruction and its Relationship to Situated Cognition. Educational Researcher, 19 (6), 2-10.

Anchored

Instruction

Anchored Instruction-AnsatzAnforderungen an das Ankermedium


� Schlechtes Kosten-Nutzen-Verhältnis:

Mindestens 100 Stunden Entwicklungszeit pro Stunde

Instruktionszeit

� Technische Unflexibilität:

Nutzungsvoraussetzungen liegen fest (Multimedia-

Ausrüstung)

� Didaktische Unflexibilität:

Keine Anpassung auf die Bedürfnisse des Unterrichts

möglich; Lernvoraussetzungen, Differenzierung,

Sprache,…

Entwicklung eines modifizierten Anchored Instruction-Ansatzes mit

dem Ziel einer höheren Praktikabilität und Flexibilität für den Unterricht

(Kuhn & Müller, 2005)

Quelle: Kuhn, J. & Müller, A. (2005). Ankermedien und ‚Aufgabenkultur’ im Physikunterricht: Zwei empirische Studien im theoretischen Rahmen des situierten Lernens. Beiträge zur Frühjahrstagung der DPG – Berlin 2005 [CD]. Berlin: Lehmanns Media.

… diese beruhen insbesondere auf dem videobasierten Format!

4


AI

In den ersten Studien zum MAI-Ansatz wurde die Wirksamkeit

von „Zeitungsaufgaben“ untersucht

MAI

Modifizierte Anchored InstructionAnforderungen an das Ankermedium


VDI Nachrichten, 30.05.2003

1. Beschreibe, wie mit dem Drei-Schluchten-

Staudamm elektrische Energie erzeugt

wird. Verdeutliche Deine Erklärungen durch

ein Energieflussdiagramm.

2. Welche Wassermasse wird in dem Stausee

gespeichert, wenn der Wirkungsgrad bei

Wasserkraftwerken etwa 80% beträgt?

3. Erstelle ein Modellexperiment, mit dem Du

die Funktionsweise des Drei-Schluchten-

Staudammes erklären kannst.

4. Wäge Vor- und Nachteile dieses Projektes

gegeneinander ab. Ziehe dabei in Betracht,

dass eine vierköpfige Familie in etwa 3 500

kWh elektrische Energie jährlich benötigt.

5. Wie lange wird mit dem Staudamm jährlich

elektrische Energie erzeugt? Was meinst

Du dazu?

ZeitungsaufgabenBeispiele und Effektivität

5


1. Beschreibe, wie mit dem Drei-Schluchten-

Staudamm elektrische Energie erzeugt

wird. Verdeutliche Deine Erklärungen durch

ein Energieflussdiagramm.

2. Welche Wassermasse wird in dem Stausee

gespeichert, wenn der Wirkungsgrad bei

Wasserkraftwerken etwa 80% beträgt?

3. Erstelle ein Modellexperiment, mit dem Du

die Funktionsweise des Drei-Schluchten-

Staudammes erklären kannst.

4. Wäge Vor- und Nachteile dieses Projektes

gegeneinander ab. Ziehe dabei in Betracht,

dass eine vierköpfige Familie in etwa 3 500

kWh elektrische Energie jährlich benötigt.

5. Wie lange wird mit dem Staudamm jährlich

elektrische Energie erzeugt? Was meinst

Du dazu?

Das Kraftwerk des „Drei-

Schluchten-Staudammes“ am

Jangtse soll eine Leistung

von 18200 MW haben und

jährlich 85 TWh elektrische

Energie erzeugen.

ZeitungsaufgabenBeispiele und Effektivität


MAI

Zeitungsaufgaben Beispiele und Effektivität: MAI-Einordnung

6


� Themenbereich: Geschwindigkeit, Elektrische Energie.

� AV: Motivation, Lernleistung; UV: Lerngruppe (EG/KG)

� Weitere Faktoren: Lehrer, Schulsystem, Schulart, Geschlecht,

Vorleistung, Lesekompetenz, allg. Intelligenz

� Population: Insgesamt 911 SuS hierarchische Modellierung

Zeitungsaufgaben Beispiele und Effektivität: Stichprobe


Woche KONTROLLGRUPPE (KG) EXPERIMENTAL-GRUPPE (EG)

1 Vortests: Intelligenz, Lesekompetenz

Motivationsprätest

2

LE

RN

PH

AS

E M

IT

KO

NV

EN

TIO

NE

LL

E N

AU

FG

AB

EN

Arbeitsblatt 1

LE

RN

PH

AS

E M

IT

ZE

ITU

NG

SA

UF

GA

BE

N

Arbeitsblatt 1

3 Arbeitsblatt 2 Arbeitsblatt 2

Aktueller Motivationstest

(Verlaufstest)

Aktueller Motivationstest

4 Arbeitsblatt 3 Arbeitsblatt 3

5 Motivationsposttest

Leistungsposttest

6...9 konventioneller Unterricht in neuem Stoffgebiet

10 Leistungs-Nachfolgetest

11...13 konventioneller Unterricht in neuem Stoffgebiet

14 Motivations-Nachfolgetest

Zeitungsaufgaben Beispiele und Effektivität: Untersuchungsdesign

7


0

0,5

1

1,5

2

Bloom-Benchmark

(Einzelunterricht)

TIMSS

Singapur vs.

Deutschland

Eff

ekts

tärk

e C

oh

en´s

d

0,80

2,00

P

KGEG

SD

XXd

klein (0,2 ≤ d < 0,5)

mittel (0,5 ≤ d < 0,8)

groß (d ≥ 0,8)

2

11

KGEG

2

KGKG

2

EGEGp

NN

SDNSDNSD

Methodischer HintergrundErläuterung der verwendeten Effektstärke


0,00

0,50

1,00

1,50

2,00

2,50

Lernleistung:

Unterschied

Lernleistung

(Transfer):

Unterschied

Motivation:

Unterschied

Motivation:

Stabilität

Lernleistung:

Stabilität

Motivation

('Authentizität'):

'Manipulation

Check'

TIMSS

Singapur vs.

Deutschland

Untersuchungsaspekt

Effektstärke d

klein

mittelgroß

groß

N ≈ 900 SuS

Methodischer HintergrundErläuterung der verwendeten Effektstärke

8


Welche anderen authentischen Medien haben eine ähnliche Wirksamkeit?


a) Gelingt dies, wie in der Werbeanzeige

behauptet, in weniger als sechs

Minuten?

b) Was kostet das Erhitzen des Wassers

bei einem Kilowattstundenpreis von

20 Cent?

c) Wie groß ist der fließende elektrische

Strom?

d) Berechne den elektrischen

Widerstand der Heizspirale!

Um Tee zu kochen, sollen mit Hilfe des

dargestellten Wasserkochers zwei Liter

Wasser zum Sieden gebracht werden.

„Werbeaufgaben“Beispiel: spezifische Wärmekapazität

9


a) Gelingt dies in weniger als sechs Minuten?

b) Was kostet das Erhitzen des Wassers bei einem

Kilowattstundenpreis von 20 Cent?

c) Wie groß ist der fließende elektrische Strom?

d) Berechne den elektrischen Widerstand der

Heizspirale!

Um Tee zu kochen, sollen mit Hilfe eines Wasserkochers

(230 V/2300 W) zwei Liter Wasser zum Sieden gebracht

werden.

AlltagsproblemeBeispiel: spezifische Wärmekapazität


MAI

Abgesehen von der geforderten narrativen Einbettung erfüllen

„Werbeaufgaben“ alle MAI-Designprinzipien

Einordnung in den MAI-Ansatz„Werbeaufgaben“

10


FF1: Besitzen „Werbeaufgaben“ eine höhere Wirksamkeit als

konventionell formulierte Alltagsprobleme (N = 129)?

FF2: Welcher Zusammenhang besteht zwischen der

eingesetzten Aufgabendosis und der Wirkung auf

Motivation und Leistung (N = 360)?

FF3: Besitzen „Werbeaufgaben“ auch in Verbindung mit

anderen Medien und Unterrichtsmaßnahmen eine

höhere Wirksamkeit als konventionell formulierte

Alltagsprobleme (N = 116)?

ForschungsfragenWirksamkeit, Dosis-Wirkung, Robustheit


FF1: Besitzen „Werbeaufgaben“ eine höhere Wirksamkeit als

konventionell formulierte Alltagsprobleme (N = 129)?

M1. „Werbeaufgaben“ führen zu einem höheren Motivationsgrad

verglichen mit konventionell formulierten Alltagsproblemen.

M2. Der hervorgerufene Motivationsunterschied hat über einen

mittelfristigen Zeitraum Bestand.

L1. „Werbeaufgaben“ führen zu einer höheren Leistung

verglichen mit konventionell formulierten Alltagsproblemen.

L2. Der hervorgerufene Leistungsunterschied hat über einen

mittelfristigen Zeitraum Bestand.

Forschungsfrage IWirksamkeit von „Werbeaufgaben“

11


Follow up (Motivation, Leistung)2111

Konventioneller Unterricht11…206…10

Kontrollgruppe

(Alltagsprobleme)

Experimentalgruppe

(„Werbeaufgaben“)

Stu

nd

e

Wo

che

Arbeitsblatt 24

Arbeitsblatt 132

Einführung des Heizwertes6

Motivationsposttest 1, Leistungsposttest 153

Arbeitsblatt 38

Motivationsprätest 2, Leistungsprätest 274


Arbeitsblatt 495


Grundgleichung der Wärmelehre (Q = c m T)2

Einführung der spezifischen Wärmekapazität1

1

Versuchsdesign: Forschungsfrage IInstruktions- und Testablauf


� Lesekompetenz

� Mathematikleistung

� Konzeptverständnis zur Wärmelehre

� Allgemeine Intelligenz

� Mittlere Leistungsstände in den Fächern

- Physik

- Mathematik

- Deutsch

Versuchsdesign: Forschungsfrage IErhobene Kovariaten

12





Forschungsfrage IIDosis-Wirkungs-Beziehung


Arbeitsblatt 4

Arbeitsblatt 3

Arbeitsblatt 2

Arbeitsblatt 1




95

84




4

32


1

Grundgleichung der Wärmelehre (Q = c m T)

Einführung der spezifischen Wärmekapazität

21

Kontrollgruppe

(Alltagsprobleme)

Experimentalgruppe


Stu

nd

e

Wo

che

Versuchsdesign: Forschungsfrage IIInstruktions- und Testablauf

13


Arbeitsblatt 2

Arbeitsblatt 1




74




32


1

Grundgleichung der Wärmelehre (Q = c m T)

Einführung der spezifischen Wärmekapazität

21

Kontrollgruppe

(Alltagsprobleme)

Stu

nd

e

Wo

che

Experimentalgruppe


Versuchsdesign: Forschungsfrage IIInstruktions- und Testablauf


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

TIMSS

Singapur vs.

Deutschland

Motivation;

hohe Dosis und

Kontrolle (FFI)

Authentizität

('Manipulation

Check') (FFI)

Motivation;

mittlere Dosis,

hohe Variabilität (FFIII)

Authentizität

('Manipulation

Check') (FFIII)

0,40*0,40*

0,65**

0,82***0,80

Eff

ekts

tärk

e C

oh

en´s

d

Ausgewählte Ergebnisse kontrastiert zum Ergebnis der TIMS-Studie

(TIMSS-Konsortium; 1995)

Ergebnisse der InterventionsstudienMotivation mit Manipulation Check

14





� n = 17 Pilotstudie

� n = 11 Hauptstudie (FF1)

� n = 9 Ergänzungsstudie („Robustheit“, FF3)

� n = 6 Ergänzungsstudie („Dosis-Wirkung“, FF2)

� n = 0 „Nulldosis“

Dosis-Wirkungs-BeziehungMotivationseffekt

| Folie 28 | 08.01.2014 | Patrik Vogt | Authentische Aufgaben im PhysikunterrichtSelbstkonzept 1,180 10,068 0,77 0,999

0

1

n n

k

gd n

e

g Sättigungsgrenze

n Aufgabenzahl

n0 Lage des Wendepunkts

k Steigungsparameter

0,9801,0339,0360,776Authentizität

0,9960,9239,3460,966Gesamt-

motivation

radj.2kn0g


15


0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

0 5 10 15

Anzahl der Aufgaben

Eff

ekts

tärk

e (C

oh

en d

)

95 %-Konfidenzintervall



0

20

40

60

80

100

TCI Leistungstest 2

Leis

tun

g i

n %

Heizwert von

Brennstoffen

d = -0,24* (N = 275)

Experimentalgruppe (WA)Kontrollgruppe (kA)

Spezifische

Wärmekapazität

d = 0,36*** (N = 274)

0

20

40

60

80

100

TCI Leistungstest 1

Leis

tun

g i

n %

Ergebnisse der Interventionsstudien Beeinflussung der Leistung

16


Ergebnisse internationaler Schulleistungsvergleichsstudien;

Interesse und Leistung der deutschen Schülerinnen und

Schüler mäßig

Signifikante und praktisch relevante Motivationsunterschiede

zugunsten der EG bei Zeitungs- und Werbeaufgaben

Monoton wachsender Zusammenhang zwischen der

Aufgabendosis und dem hervorgerufenen

Motivationsunterschied

Hoher Leistungsunterschied bei Zeitungsaufgaben, kein

konsistenter Leistungseffekt bei Werbeaufgaben

!

!

!

!

Zusammenfassung


Zeitungs- und Werbeaufgaben

(Beispiele)

4 Unterricht Physik_2011_Nr. 121

Die Tendenz im Physikunterricht geht weg von Formellernen und Einsetzaufgaben, hin zu abwechslungsreichen Problemstellungen in vielfältigen Kontexten mit lexiblen Lösungswegen [1]. Aufgaben gelten damit nun nicht mehr als eher lästiges Beiwerk, sondern als „Katalysatoren von Lernprozessen“ im Allgemeinen [2] und in der Physik im Besonderen (z. B. [3]). Eine Veränderung der „Aufgabenkultur“ [1] wird auch als einer der Schlüssel angesehen, um den durch die bekannten internationalen Schulleistungsvergleichsstudien diagnostizierten Deiziten entgegenzuwirken. Dabei spielen Problemstellungen in authentischen, für die Schülerinnen und Schüler sinnstiftenden Kontexten ([4]; s. a. [5] – [6]) eine essenzielle Rolle, um insbesondere das bekannte Problem unzulänglichen Transfers des Gelernten zumindest zu reduzieren.

In diesem Heft werden verschiedene Beispiele authentischer Lernme dien – speziell „Zeitungsaufgaben“ und „Werbeaufga

Zeitungsaufgaben“ und andere

authentische Problemstellungen

Impulse für die Aufgabenkultur aus der physikdidaktischen Forschung

Von Jochen Kuhn, Andreas Müller, Wieland Müller und Patrik Vogt

ben“ – als sinnstiftende Aufgabenkontexte zu verschiedenen Themenbereichen vorgestellt und deren Unterrichtseinsatz wird diskutiert. Dies sind Aufgaben, die tatsächliche Zeitungsartikel oder Werbeanzeigen ins Zentrum stellen

Dieser Artikel setzt sich vorweg mit in der Physikdidaktik und in Diskussionen mit Lehrkräften immer wieder auftretenden Fragen zu solchen Problemstellungen mit authentischen Lernmedien und zur Kontextorientierung an sich auseinander. Dabei geht es einerseits um die Begründung für diese Art von Aufgabenstellungen sowie um deren Wirksamkeit für Motivation und Lernen, andererseits auch um Fragen der konkreten Gestaltung des Einsatzes entsprechender Aufgaben:• Warum sollen authentische Problemstellungen

im Unterricht eingesetzt werden?• Welche Effekte können sie im Physikunterricht bewirken?• Wie sollen sie gestaltet und eingesetzt werden? F

oto:

Philip

p M

ittn

acht

– Fot

olia

.com

„

UP_121_11_04-10_BA04.indd 4 27.01.11 09:33

Unterricht Physik_2011_Nr. 121 5

B A S I S A R T I K E L

Warum sollen authentische Problemstellungen im Unterricht eingesetzt werden?

Die Analysen der internationalen Schulleistungsvergleichsstudien der vergangenen Jahre zeigen, dass Schülerinnen und Schüler die im Unterricht erworbenen Kenntnisse nur unzureichend auf konkrete Alltagsprobleme übertragen und Anwendungs bzw. Transferaufgaben in neuen Zusammenhängen nur unzureichend lösen können (sog. „Transferschwierigkeiten“, s. z. B. [7], bzw. sog. „träges Wissen“, s. z. B. [8]). Diese Probleme sind u. a. auch auf den noch überwiegend anzutreffenden traditionellen Physikunterricht und die dort eingesetzten Aufgabenformate zurückzuführen [7]: Die Schülerinnen und Schüler erleben physika lische Begriffe und Inhalte dort in einem reinen Schulkontext, die verwendeten Aufgaben sind häuig alltagsfern, ohne einen motivierenden und kognitiv aktivierenden Kontext. Auch sog. „eingekleidete“ Aufgaben können daran wenig ändern.

Zur Lösung dieser Schwierigkeiten wird in den naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken verstärkt ein Lehren und Lernen in unterschiedlichen Kontexten mit authentischen Problemstellungen im Rahmen einer neuen „Aufgabenkultur“ diskutiert (s. z. B. [1], [6], [9] und [10]). Dabei umfasst der Begriff „Kontext“ v. a. zwei Aspekte:• einen inhaltlichen – durch die Einbindung in alltägliche,

authentische und gesellschaftlich relevante Zusammenhänge – sowie

• einen unterrichtsmethodischen – durch die Einbindung des Inhaltes in eine lernförderliche Lernumgebung, die von authentischen Problemstellungen ausgeht und deren Bearbeitung in den Mittelpunkt des Unterrichts rückt.

Solche Ansätze sind aus der Unterrichts praxis wie aus der Forschung gut begründet (s. z. B. [8], [11]): Lernen ist demnach immer eingebettet oder „situiert“ • in einen thematischen und medialen Rahmen, z. B. der

Lern gegenstand „Kinematik“ in das Thema „Sport“ und eine (hoffentlich interessante) „Story“ dazu (s. z. B. S. 15 – 17);

• in eine konkrete Lernsituation (z. B. ein faszinierendes Experiment, an das man sich Jahre später noch erinnert);

• in sozialer Hinsicht (mit Lerngruppe, Klasse oder Lehrer, z. B. eine besonders gute Klassenstimmung).

„Situiertheit“ in diesem Sinne (ausführlich s. [12]) wird dabei als Problem und Chance für das Lernen aufgefasst: Wissen und Können sind nicht etwas, was unabhängig von diesen situativen Faktoren erworben werden kann, sondern Lernen ist im Gegenteil aufs Stärkste davon beeinlusst. Ob dieser Einluss dann zu mangelndem Transfer und „trägem Wissen“ (s. o.) führt oder ob die situativen Faktoren für die Schülerinnen und Schüler motivierend und geistig aktivierend sind, das macht die ganze „Kunst“ erfolgreicher Unterrichtsgestaltung aus.

In diesem Heft geht es um einen Unterrichtsansatz, bei dem vor allem der erste der drei oben genannten Faktoren – also der thematische und mediale Rahmen – im Zentrum steht. Wir möchten sowohl mit den in diesem Artikel vorgestellten Ergebnissen zum Einsatz entsprechender Materialien als auch mit vielfältigen Beispielen (s. S. 11 – 44) dazu beitragen, die nicht leichte „Kunst“ des Unterrichtens vonseiten der Wissenschaft zu unterstützen.

Welche Effekte können authentische Problem-stellungen im Physikunterricht bewirken?

Die Wirkung von Zeitungs und Werbeaufgaben wurde in umfangreichen, systematisch kontrollierten Studien im alltäglichen Physikunterricht überprüft. 1) Behandelt wurden dabei die Themen „(Durchschnitts)Geschwindigkeit“ (Jahrgangsstufe 7/8), „Wärmekapazität“, „Heizwert“ und „Elektrische Energie“ (jeweils Jahrgangsstufe 9/10). Die wichtigsten Ergebnisse der Untersuchungen werden im Folgenden überblicksartig skizziert (detailliert in [14] und [15]).

Um den Einluss durch die Lehrkraft weitestgehend auszuschließen, unterrichtete jede Lehrperson sowohl eine Versuchsklasse („Experimentalgruppe“), in der mit Zeitungsaufgaben (s. Beispiel in Abb. 1b) bzw. Werbeaufgaben gearbeitet wurde, als auch eine Kontrollklasse („Kontrollgruppe“), in der mit traditionellen Aufgaben (s. Beispiel in Abb. 1a) gearbeitet wurde. Die Aufgaben der Arbeitsblätter – Zeitungsaufgaben bzw. Werbeaufgaben in den Experimentalgruppen und traditionelle Aufgaben in den Kontrollgruppen – bestanden aus Lern, Übungs, Anwendungs und Transferaufgaben zum jeweiligen Thema.

Die Motivation und die Leistungsfähigkeit wurden in den Untersuchungen vor, während (nur Motivation), direkt nach

Abb. 1: Aufgabenbeispiel zum Themenbereich „Geschwindigkeit“: a) traditioneller Aufgabentext und b) Zeitungsartikel; die Aufgaben zu beiden Ausgangstexten sind identisch ([14], S. 58)

Quel

le:

Die

Rhei

npfa

lz,

01

. 08

. 20

03

a) „Traditioneller Aufgabentext“

Mit einem Spezial-Gleitschirm sprang ein Extremsportler in

9000 m Höhe aus einem Flugzeug und glitt mit einer Anfangs-

geschwindigkeit von rund 300 Kilometer pro Stunde über den

Ärmelkanal. Dabei absolvierte er die 34 Kilometer weite Stre-

cke zwischen Dover und Calais in 14 Minuten.

b) Zeitungsartikel

Aufgaben

1. Wie groß war die Durchschnittsgeschwindigkeit des Extrem-

sportlers bei seiner Kanalüberquerung?

2. Vergleiche das Ergebnis aus Aufgabe 1 mit der Geschwindig-

keitsangabe in dem Zeitungsartikel. Wieso sind die beiden

Geschwindigkeiten

verschieden?

UP_121_11_04-10_BA04.indd 5 27.01.11 09:34


dem Unterricht und mit einem zeitlichen Abstand von bis zu zwei Monaten nach Abschluss des Unterrichts erfasst. Während die Motivation der Schülerinnen und Schüler in den Experimental und Kontrollgruppen vor der Untersuchung nahezu identisch war, wurden Lernende durch die Bearbeitung von Zeitungsaufgaben deutlich stärker motiviert als durch die Bearbeitung von traditionellen Aufgaben (s. Säule „Motivation“ in Abb. 2). Dieser Unterschied war auch noch zwei Monate nach Abschluss der Untersuchung deutlich nachzuweisen, sodass eine zumindest mittelfristig nachhaltige Motivationsförderung durch Zeitungsaufgaben festgestellt werden konnte.

Mit einem kurzen (Teil)Fragebogen (s. a. Abb. 6 auf S. 9) konnte zudem nachgewiesen werden, dass Lernende den Aufgabenkontext – und insbesondere den hier vorgestellten Typ von Lernmedien (Details s. u.) – tatsächlich als authentisch wahrnehmen (s. Säule „Authentizität“ in Abb. 2). Damit ist es möglich nachzuprüfen, ob eine Unterrichtsmaßnahme für die

Lernenden selbst „authentisch“ oder lebensnah erscheint (der Fragebogen ist auch in der Unterrichts praxis einsetzbar; s. [14]), vorgebliche Kontexte können also dadurch vermieden werden.

Geht nun aber diese Motivationssteigerung auch mit einem Lernerfolg einher (positive Motivationseffekte ohne eine solche Auswirkung sind nämlich durchaus bekannt)? Bei Zeitungsaufgaben konnten in allen Themenbereichen vergleichbar große Unterschiede auch für die Leistungsfähigkeit (s. Säule „Leistungsfähigkeit“ in Abb. 2) festgestellt werden. Insbesondere fördert das Arbeiten mit Zeitungsaufgaben die Transferfähigkeit der Lernenden (s. Säule „Transferfähigkeit“ in Abb. 2).

Bei Werbeaufgaben erwies sich zwar die Motivation ebenfalls größer als bei traditionellen Aufgaben, es konnte jedoch keine Förderung der Leistungsfähigkeit nachgewiesen werden.

Alle gefundenen Motivations und Lernerfolgssteigerungen hängen nicht (oder sehr wenig) vom Geschlecht, von den Mathematik und Deutschfähigkeiten der Schülerinnen und Schüler, von der Lehrkraft oder von den untersuchten Schultypen ab. Das heißt: Alle Schülerinnen und Schüler können also von Unterricht mit Aufgaben des hier vorgestellten Typs (Näheres s. u.) proitieren, und dies bei einem breiten Spektrum von Lehrkräften und deren persönlichen Unterrichtsstilen (weitere Details s. [14] und [15]).

Wie sollen authentische Problemstellungen entworfen und eingesetzt werden?

Einer der führenden und am besten untersuchten Ansätze des „Situierten Lernens“ (vgl. [11]) im angloamerikanischen Sprachraum, der sog. „Anchored Instruction“Ansatz (AI), verwendet interaktive, multimediale Videodiscs [16]: Die Schülerinnen und Schüler sehen zunächst eine 15 – 20minütige Videosequenz, in der eine Geschichte von realen Personen in einer realen Umgebung dargestellt wird. Diese endet mit einer komplexen Problemstellung, welche die Lernenden in der Klasse bzw. in Kleingruppen vorwiegend selbstständig lösen. Dabei können sie auf einzelne Episoden und speziell arrangierte Themen im Filmmaterial zugreifen. Diese interaktiven Filme sind das zent rale Mittel von Anchored Instruction, der sog. „Anker“. Dieses „Ankermedium“ schafft als reichhaltige authentische Lernumgebung die beabsichtigte Lerngelegenheit und muss dazu bestimmte Designprinzipien erfüllen (Näheres s. u.).

Anders als diese multimedialen Ankermedien, deren Entwicklungsaufwand sehr groß ist und die nur eine ungenügende didaktischinhaltliche Variabilität aufweisen, sind authentische Text oder auch Bildmedien vergleichsweise leicht zu erstellen und zu verändern. So kann mit vertretbarem Auf wand die erforderliche Flexibilität in Bezug auf Unterrichts und Personenparameter (z. B. Themen, Niveau, Länge, Offenheitsgrad) sowie auf sich ändernde technische und unterrichtliche Bedingungen verwirklicht werden. Diese Flexibilität und Praktikabilität wird durch die von Kuhn und Müller [10] entwickelte sog. „Modiizierte Anchored Instruction“ (MAI; s. Abb. 3 und [14]) hergestellt, die auf den Konstruktionsprinzipien von „Anchored Instruction“ basiert und die hier kurz vorgestellt werden soll.

Die in Abbildung 3 aufgeführten Konstruktionsmerkmale für ein MAILernmedium sollen im Folgenden erläutert und anhand einer „Zeitungsaufgabe“ (s. Abb. 4) konkretisiert werden. Solche Aufgaben haben in der mathematischnaturwissenschaft lichen Unterrichtspraxis bereits eine gewisse Tradition (s. z. B. Mathematik [17]; Physik: [18]). Damit sie als Lernmedien im Sinne des o. g. MAIAnsatzes dienen können, sollten Zeitungsaufgaben jedoch nach den in Abbildung 3 genannten Kriterien konstruiert werden (s. Beispiel in Abb. 4). Allerdings kann auch eine

Motivation Leistungs-

fähigkeit

Transfer-

fähigkeit

Authen-

tizität

Angaben in %

,

als

Ante

il an d

er

Maxi

malp

unktz

ahl

100

90

80

70

60

50

40

0

10

30

20

Kontrollgruppe (trad. Aufgaben)

Versuchsgruppe (Zeitungsaufgaben)

Abb. 2: Unterschiede in Motivation, Leistungs- und Transferfähigkeit sowie in der subjektiven Bewertung von Authentizität / Realititätsbezug der Aufgaben zwischen Kontrollgruppe und Experimentalgruppe direkt nach der Untersuchung

Abb. 3: Konstruktionsprinzipien authentischer Lernmedien im Sinne der „Modiizierten Anchored Instruction“ (MAI)

sachgleiche Aufgaben

Einsatz im Unterricht:

aktive, selbsttätige

Problemlösung

regelbare Problem-

komplexität

vertikale und horizontale Verknüpfung

„Story-Charakter“

mit authentischen

Problemstellungen

affektives

AnkermediumMAI

eingebettete Daten

UP_121_11_04-10_BA04.indd 6 27.01.11 09:34


Aufgabenvariante 1: Verdeutlichung des Konstruktions-

prinzips „Eingebettete Daten“

Das Konstruktionsprinzip „Eingebettete Daten“ ist hier durch Daten im Zeitungsartikel und im Aufgabentext realisiert.Diese Aufgabenvariante ist für Lernende der Sek. I konstruiert und bezieht sich im Wesentlichen auf den Kompetenzbereich „Erkenntnisgewinnung“ (E2, E4) der Bildungsstandards Physik.

Aufgabenvariante 2: Verdeutlichung der Konstruktions-

prinzipien „Eingebettete Daten“ und „Regelbare Prob-

lemkomplexität“

Auch diese Aufgabenstellung ist der Sek. I zuzuordnen. Hier ist das Konstruktionsprinzip „Eingebettete Daten“ so umgesetzt, dass die Lernenden neben den im Zeitungsartikel zu i ndenden Daten darüber hinaus erforderliche Informationen aus den zu lösenden Aufgabenstellungen erhalten. Das Prinzip „Regelbare Problemkomplexität“ ist im Vergleich zu Variante 1 durch eine stärkere Ausrichtung auf die Kompetenz

Abb. 4: Zeitungsaufgabe zum Themenbereich Geschwindigkeit mit kommentierten Aufgabenvariationen

Schnelle Körperbewegung

Ihr Name ist Odontomachus Buri, sie kommt in Mittel- und Südamerika vor, er-

nährt sich von Termiten und anderen Ameisen und ist das Lebewesen mit der

wohl schnellsten Körperbewegung der Welt. Ihre Kieferzangen, die Mandibeln,

können mit Höchstgeschwindigkeit zuschnappen. Ein Muskelpaket im Kopf der

Schnappkieferameise überträgt dazu wie eine Feder die Kraft auf die Kiefer.

Die Ameisen benutzen ihre Fähigkeiten zum Beutefang und zur Flucht vor Fein-

den. Forscher um Sheila Patek von der University of California in Berkeley ha-

ben Schnappkieferameisen in Costa Rica untersucht. In höchster Not lassen die

Ameisen ihre Kiefer auf den Boden schnappen und katapultieren sich dadurch in

0,12 Sekunden an die 40 Zentimeter weit weg. 40 Zentimeter entsprechen etwa

der 36-fachen Körperlänge der Ameise.

Die Forscher konnten den Mechanismus beim Schnappen analysieren, weil sie

hoch au� ösende Kameras benutzten, die 50 000 Aufnahmen pro Sekunde machen

können.

Quel

le: TA

Z, 2

3. 0

8. 2

00

6

„Story-Charakter“ mit authentischen Problemstellungen

regelb

are

Pro

ble

mkom

ple

xitä

t / K

om

pete

nza

usr

ichtu

ng

Eingebettete Daten

Aufgabenvariante 1

Ein 13-jähriger Schüler sprintet 50 m in 7,2 s. Bestimme die Durchschnittsgeschwindigkeit des Schülers und

der Schnappkieferameise, wenn letztere vor einer Bedrohung fl üchtet.

Aufgabenvariante 2

a) Bestimmt eure Durchschnittsgeschwindigkeit über eine Sprintstrecke eurer Wahl und die Fluchtgeschwindigkeit

der Schnappkieferameise. Plant dazu ein geeignetes Experiment und vergleicht die Ergebnisse.

b) Bewertet die Leistung der Ameise auch unter Berücksichtigung ihres Körperbaus und im Vergleich

mit uns Menschen.

Aufgabenvariante 3: Vertikale (a/b) und horizontale Vernetzung (c/d)

a) Bestimmt die Fluchtgeschwindigkeit der Schnappkieferameise unter Berücksichtigung der Flugbewegung und

vergleicht diese mit Geschwindigkeiten anderer Insekten. Informiert euch dazu in verschiedenen Quellen und

ordnet die Insekten entsprechend den Beträgen ihrer Durchschnittsgeschwindigkeiten.

b) In der Sekundarstufe I hättet ihr die Fluchtgeschwindigkeit als Durchschnittsgeschwindigkeit berechnen können.

Worin liegt der Unterschied zu dieser Aufgabe?

c) Nennt Gründe für die unterschiedlichen Geschwindigkeiten bei verschiedenen Insektenarten.

Berücksichtigt dabei auch die Anatomie des jeweiligen Tieres.

d) Bewertet die Leistung der Ameise auch unter Berücksichtigung ihres Körperbaus und auch im Vergleich

mit uns Menschen.

bereiche „Erkenntnisgewinnung“ und „Bewertung“ (E4, E7 – E9, B4) realisiert, ohne jedoch die Aufgabe hinsichtlich des fachlichen Anforderungsniveaus zu verändern (gleichförmige Bewegung). Somit wird die Komplexität durch die Erhöhung des Kompetenzumfangs, nicht aber des Anforderungsniveaus geregelt.

Aufgabenvariante 3: Verdeutlichung der Konstruktions-

prinzipien „Regelbare Problemkomplexität“ sowie „Ver-

tikale und horizontale Vernetzung“

Diese für die Sek. II konstruierten Aufgabenstellungen realisieren das Prinzip „Regelbare Problemkomplexität“ im Wesentlichen durch eine Erhöhung des Anforderungsniveaus. Das Konstruktionsprinzip „Vertikale und horizontale Vernetzung“ wird durch die jahrgangsübergreifende Verbindungsmöglichkeit (Vergleich der Flugbewegung als „schiefer Wurf“ mit der Berechnung als Durchschnittsgeschwindigkeit) sowie die fächerübergreifenden Aufgaben (Anatomie der Ameise, Leistungsvergleich mit dem menschlichen Körper) umgesetzt.

UP_121_11_04-10_BA04.indd 7 27.01.11 09:34


solche „Konstruktionsanleitung“ nur Anhaltspunkte liefern; die konkrete Anpassung an den eigenen Unterricht kann sie nicht ersetzen.

Neben den folgenden Konstruktionsprinzipien authentischer, kontextorientierter Lernmedien sollten diese darüber hinaus den gängigen Anforderungen an „gute“ Aufgaben genügen (s. dazu z. B. [1] und [3]).

„Story-Charakter“

mit authentischen Problemstellungen

MAILernmedien enthalten informative Ereignis, Erkenntnis oder Erfahrungsberichte bzw. darstellungen im Sinne von Kubli [19], die auf den Alltag der Lernenden bezogen sind. Authentisch meint hier, dass ein Realitäts und Alltagsbezug des Mediums für die Lernenden selbst wahrnehmbar ist. Die Schülerinnen und Schüler sollen mithilfe des Lernmediums Erkenntnisse gewinnen, die mit ihrem täglichen Leben zu tun haben und für dieses hilfreich sind.

Affektives Ankermedium

Neben der Authentizität sollen die Lernmedien von den Lernenden als affektiv ansprechend, motivierend und persönlich bedeutsam wahrgenommen werden.

Sowohl dieses wie auch das erste Konstruktionsmerkmal lassen sich zunächst nur aus Sicht des „Konstrukteurs“, also aus Sicht der Lehrkraft beurteilen. Allerdings ist es keinesfalls selbstverständlich, dass z. B. ein für Lehrkräfte authentisch anmutender Text auch von Schülerinnen und Schülern tatsächlich als im obigen Sinne authentisch wahrgenommen wird. Es zeigte sich jedoch, dass Zeitungs und Werbeaufgaben – unter Berücksichtigung der weiteren inhaltlichen und formalen Konstruktionsprinzipien (s. Abb. 3 – 4 und unten) – meist auch von den Lernenden als authentische und affektive Lernmedien wahrgenommen werden (s. Säule „Authentizität“ in Abb. 2).

Eingebettete Daten

Die zur Lösung einer Aufgabe erforderlichen Daten sollen entweder im Zeitungsartikel bzw. in der Werbeanzeige selbst oder im Aufgabentext gegeben bzw. durch die Aufgabenstellung zu ermitteln sein. Gelegentlich müssen bei authentischen Aufgaben erforderliche Daten auch abgeschätzt werden (sog. „FermiAufgaben“; siehe z. B. [20] – [21]).

Vertikale und horizontale Verknüpfung

Der Zeitungsartikel bzw. die Werbeanzeige und / oder die zugehörigen Aufgaben sollen vertikale (jahrgangsübergreifende) und horizontale (fächerübergreifende) Verknüpfungen des Lerninhaltes ermöglichen.

Regelbare Problemkomplexität

Die Komplexität wird durch den Zeitungsartikel bzw. die Werbeanzeige selbst sowie durch die Anforderungen der formulierten Aufgabenstellungen bestimmt. Beides ist im Hinblick auf die Lerngruppe regelbar. 2) Ein und derselbe Zeitungsartikel kann z. B. durch variierende Aufgabenstellungen an verschiedene Lerngruppen angepasst und sogar zur Differenzierung innerhalb der Lerngruppe eingesetzt werden.

Dieses Konstruktionsprinzip ist zudem eng mit der Frage der Kompetenzförderung bzw. mit Kompetenzstufen verbunden (s. Beispiele in Abb. 4). Ob die dabei angestrebten Kompetenzen jedoch auch tatsächlich gefördert werden, hängt neben der Aufgabenstellung auch stark von einem darauf explizit abgestimmten Unterricht ab. Im Zusammenhang mit der Kompetenzförderung ist darüber hinaus zu erwähnen, dass die enge Beziehung dieser Lernmedien zum Alltag der Lernenden u. a. dazu genutzt werden sollte, um Aufgabenstellungen zu konstruieren, die es erlauben, den komplexen Kompetenzbereich „Bewertung“ zu fördern.

Einsatz im Unterricht: Aktive, selbsttätige Problemlösung

Im Falle von Zeitungs und Werbeaufgaben bieten sich verschiedene Unterrichtsverfahren an. Bewährt hat sich z. B. ein aufgabenorientiertes Lernen im Rahmen eines forschendentwickelnden Unterrichts (s. Abb. 5).

Dabei erfolgt die Motivation zu der Auseinandersetzung mit der Aufgabe in der Initiativphase. In der anschließenden Informationsphase sichten die Schülerinnen und Schüler vorzugsweise in Kleingruppen zunächst das Material, d. h., sie setzen sich mit dem Zeitungsartikel selbst und den zugehörigen Aufgaben auseinander, klären auftretende Verständnisfragen und recherchieren evtl. die zur Lösung der Aufgabe noch erforderlichen Zusatzinformationen. Die Lösungsvorschläge der Aufgabe werden in der Planungsphase erarbeitet, in der die erforderlichen Größen identiiziert und mögliche Lösungswege diskutiert werden. Es kann sinnvoll sein, vor der Ausführung des Lösungsprozesses eine Zwischenpräsentation durchzuführen, bei der einzelne Gruppen ihre Lösungsvorschläge der gesamten Klasse vorstellen und diskutieren. Dadurch erhalten auch leistungsschwächere Lernende die Möglichkeit, an der anschließenden Ausführung der Lösung aktiv teilzunehmen.

In der Ausführungsphase wird dann der vorgestellte Plan (oder ein Alternativplan) umgesetzt. Um den Gruppenprozess zu fördern, hat es sich bewährt, alle Notizen und Lösungsvorschläge auf einem gemeinsamen Schreibblatt pro Gruppe als „Ideenpapier“ anfertigen zu lassen. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit reduziert, dass innerhalb der Gruppe jeder selbst die Aufgabe bearbeitet, ohne die Lösungsideen zur Diskussion zu stellen.

Information

Initiative

Reflexion

Kontrolle

Ausführung

Planung

Zwischenpräsentation

Beratung

Abb. 5: Problemorientiertes Lernen mit authentischen Lernmedien (nach [14])

UP_121_11_04-10_BA04.indd 8 27.01.11 09:34


Nachdem die Lösung der „Zeitungsaufgabe“ in der Kontroll-

phase von einer Gruppe präsentiert und anschließend von der Klasse diskutiert wurde, wird der gesamte Aufgabenbearbeitungsprozess relektiert, und zwar von Seiten der Lehrenden und der Lernenden. In dieser Relexionsphase können Verbesserungen von der Lehrkraft an die Schülerinnen und Schüler zurückgemeldet werden. Umgekehrt können diese aber ebenso Änderungswünsche anmerken, sodass die Schülerinnen und Schüler in jeder Phase in den Unterricht mit eingebunden sind und diesen aktiv mitgestalten.

Neben dem soeben beschriebenen aufgabenorientierten Lernen sind auch andere Unterrichtsverfahren und methoden möglich, wie z. B. projektorientierter Unterricht (s. Aufgabenbeispiel „Plastiklaschenschiff“ auf S. 21 – 23) oder auch ein Lernen an Stationen, in dem verschiedene „sachgleiche Aufgaben“ an Stationen bereitgestellt werden.

Sachgleiche Aufgaben

Der gleiche Lerninhalt kann nicht nur durch eine, sondern durch mehrere Zeitungsaufgaben bzw. Werbeaufgaben in der gleichen oder einer der folgenden Unterrichtsstunden bearbeitet werden. Verschiedene Beispiele hierfür werden z. B. für die Themenbereiche „Geschwindigkeit“ oder „Energie“ auf S. 24 – 28 bzw. „Heizwert“ (S. 36 – 41) vorgestellt.

Weitere Hinweise zu Entwicklung von Zeitungs- und Werbeaufgaben

Auswahl von Inhalten

und Materialien

Zur Auswahl von geeigneten Inhalten für Zeitungs bzw. Werbeaufgaben gibt die IPNInteressenstudie (z. B. [22]) wichtige Hinweise. Danach sehen 55 % der befragten Schülerinnen und Schüler den Themenbereich „Mensch und Natur“ und 25 % den Bereich „Physik und Gesellschaft“ als bedeutsam an. Somit ist die Eignung von Unterrichtsinhalten z. B. aus Bereichen wie „Physik und Medizin“, „Physik und der menschliche Körper“, „Physik und Sport“ sowie „Physik und Gesellschaft“ für einen kontext orientierten Unterricht auch empirisch begründet.

Die Berücksichtigung dieser Interessensbereiche alleine stellt jedoch noch nicht sicher, dass die Kontextorientierung zur gewünschten Motivations und Lernwirksamkeit führt. Die Verwendung authentischer Problemstellungen für kontextorientiertes Lernen setzt nämlich voraus, dass „vorgebliche Kontexte“ vermieden werden müssen ([7], S. 109). Die Schülerinnen und Schüler müssen eine Problemstellung auch selbst als „authentisch“ empinden (s. o.).

In der Zusammenarbeit mit den beteiligten Lehrerinnen und Lehrern hat sich gezeigt, dass die Auswahl des „Rohmaterials“ aus Zeitungen und Werbebroschüren in Bezug auf Verständlichkeit, Komplexität und Motivationspotenzial in der Praxis relativ unkritisch ist: Die Erfahrung von Lehrkräften in der Einschätzung solcher Gesichtspunkte (die ja für andere Unterrichtsmaterialien auch nötig ist) führt in aller Regel zu Aufgaben, die den Zielen gut gerecht werden. Im Zweifelsfall hilft auch hier ein kurzer Austausch mit den Kolleginnen und Kollegen. Wer ganz sicher gehen will, der kann den kurzen Fragebogen für Realitätsbezug und Authentizität nutzen (s. Abb. 6).

Bezüglich der Auswahl des Mate rials liegt auch die Vermutung nahe, dass noch weitere Lernmedien – wie z. B. Comicaufgaben [23] – ähnlich positive Effekte mit sich bringen könnten.

Grenzen des Ansatzes

Trotz guter Wirksamkeit und sinnvoller Einsatzmöglichkeiten möchten wir betonen, dass authentisches Lernen in der hier dargestellten Form in keiner Weise als ein didaktisches „Allheilmittel“ angesehen werden sollte. Es könnte sich u. a. in der praktischen Verwendung eine „Übersättigung“ ergeben, wenn man dieses Unterrichtsmittel sozusagen in Monokultur einsetzt. Eine weitgehende Umstellung des Prüfungswesens auf Zeitungsaufgaben (wie für Mathematik in manchen Bundesländern geschehen; s. [24]) halten wir für überzogen. Physikunterricht lebt u. a. auch durch eine Vielfalt an Methoden.

Ein nützliches und wirksames Element für Unterricht im „didaktischen Werkzeugkasten“ von Physiklehrkräften können Aufgaben des hier vorgestellten Formats jedoch darstellen. Hinweise für den weiteren Ausbau dieses Werkzeugkastens inden sich auch bei verwandten Themen wie Kontextorientierung und Alltagsbezug (s. z. B. [5], [6], [25], [26]).

Die Aufgaben, die wir im Physikunterricht bearbeiten, sind im Alltag hilfreich. Die Aufgaben, die wir im Physikunterricht bearbeiten, sind auf den Alltag bezogen. Die Themen (Unterrichtsstoff) aus dem Physikunterricht sind hilfreich für das tägliche Leben. Die Aufgaben im Physikunterricht sind für Dinge interessant, mit denen ich außerhalb der Schule zu tun habe. Was wir im Physikunterricht lernen, ist im Alltag nützlich. Im Physikunterricht geht es um Dinge, die mit dem täglichen Leben zu tun haben. Die Themen (Unterrichtsstoff) im Physikunterricht sind für Dinge interessant, mit denen ich außerhalb der Schule zu tun habe. Die Aufgaben, die wir im Physikunterricht bearbeiten, sind nützlich für das tägliche Leben.

Abb. 6: Kurzfragebogen zu Authentizität / Realitätsbezug von Aufgaben (1 = Die Aussage trifft voll und ganz zu; 2 = Die Aussage trifft zu; 3 = Die Aussage trifft eher zu; 4 = Die Aussage trifft eher nicht zu; 5 = Die Aussage trifft nicht zu; 6 = Die Aussage trifft gar nicht zu; aus [14], S. 332 – 333)

UP_121_11_04-10_BA04.indd 9 27.01.11 09:34


Zu den Aufgaben in diesem Heft

Die Beispiele für Zeitungs und Werbeaufgaben auf S. 11 – 44 decken ein breites Spektrum der Themenbereiche des Physikunterrichts der Sekundarstufe I ab, in Form von Zusatzaufgabenstellungen auch eine Auswahl an Themenbereichen der Sekundarstufe II. 3) Sie stellen somit Angebote für Lernmöglichkeiten auf verschiedenen Anforderungsniveaus bereit. 4)

Jede Aufgabe umfasst den Instruk tionstext (z. B. Zeitungsartikel, Werbeanzeige) und Aufgabenstellungen. Zu jeder Aufgabe sind gestufte Hilfen angefügt, die den Lernenden zur Verfügung gestellt werden können (s. dazu auch [27]). Der Lösungsabschnitt der Aufgaben ist so formuliert, dass er den Schülerinnen und Schülern zur Selbstkontrolle ausgehändigt werden kann. Neben einem Übersichtskasten mit Kurzinformationen werden ergänzende Informationen zu dem Aufgabenkontext, zum Aufgabeneinsatz oder zu den Aufgabenstellungen für die Lehrkraft in den didaktischen Kommentaren zu jeder Aufgabe bereitgestellt.

Die formulierten Aufgabenstellungen haben keinen Anspruch auf Vollständigkeit. So können z. B. zu einem Zeitungsartikel auch andere Aufgabenstellungen als die in diesem Heft vorgestellten formuliert oder die bestehenden Aufgabenstellungen für die eigene Lerngruppe angepasst werden. Diese Variabilität und Flexibilität machen gerade die Attraktivität dieser Lernmedien für den Einsatz im alltäglichen Physikunterricht aus.

Anmerkungen1) Die Studien ([14], [15]) wurden in einem breiten Kooperationsnetzwerk

für praxisbezogene physikdidaktische Forschung durchgeführt (LeBiNet; s. [13]). Den Studien liegt eine umfangreiche Stichprobe zugrunde: Anzahl der Schülerinnen und Schüler: > 1600 *; Anzahl der Klassen: > 40 *; Anzahl der Lehrerinnen und Lehrer: > 20 *; Anzahl der Schulen: 15; Anzahl der Schultypen: 6 (alle integrierten und differenzierten Schultypen der Sek. I in Rheinland-Pfalz). * Die exakten Zahlen hängen in geringem Umfang von Untersuchungsdetails ab (Wahl des Abschlusszeitpunktes, Einzelfragestel-lungen).

2) Untersuchungen haben allerdings auch ergeben, dass Zeitungsartikel im-mer lernförderlicher sind als traditionelle Aufgaben – unabhängig von der selbstverständlich immer pädagogisch zu vertretenden Länge.

3) Die Autoren danken M. Sebastian und M. Klug für die Unterstützung bei der elektronischen Bearbeitung der Aufgabenstellungen, Hilfen und Lösungen.

4) In Anknüpfung an diese umfangreiche Beispielsammlung soll das Heft als Start für eine Aufgaben-Rubrik im Magazin dieser Zeitschrift dienen. Die Zusendung von vielfältigen Leserbeispielen – nicht nur zum hier vorgestell-ten Aufgabentyp – ist ausdrücklich erwünscht.

Literatur [1] BLK Bund-Länder-Kommission für Bildungsplanung und Forschungsför-

derung (Hrsg.): Gutachten zur Vorbereitung des Programms „Steigerung der Efizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts“ (Heft 60). Bonn: 1997. Verfügbar unter: http://www.blk-bonn.de/papers/heft60.pdf [Stand: 12/2010].

[2] Thonhauser, J. (Hrsg.): Aufgaben als Katalysatoren von Lernprozessen. Münster, New York, München, Berlin: Waxmann, 2008.

[3] Leisen, J.: Zur Arbeit mit Bildungsstandards – Lernaufgaben als Einstieg und Schlüssel. In: MNU 58 (2005), Nr. 6, S. 306 – 308.

[4] Muckenfuß, H.: Lernen im sinnstiftenden Kontext. Entwurf einer zeitge-mäßen Didaktik des Physikunterrichtes. Berlin: Cornelsen, 1995.

[5] Duit, R.; Mikelskis-Seifert, S. (Hrsg.): Physik im Kontext. Seelze: Friedrich, 2010.

[6] Duit, R.; Mikelskis-Seifert, S. (Hrsg.): Kontext orientiert unterrichten. NiU Physik 18 (2007), Nr. 98.

[7] Müller, R.: Kontextorientierung und Alltagsbezug. In: Mikelskis, H. F. (Hrsg.): Physikdidaktik. Berlin: Cornelsen Scriptor, 2006, S. 102 –118.

[8] Gruber, H.; Mandl, H.; Renkl, A.: Was lernen wir in Schule und Hoch-schule: Träges Wissen? In: Mandl, H.; Gerstenmaier, J. (Hrsg.): Die Kluft zwischen Wissen und Handeln. Göttingen: Hogrefe 2000, S. 139 –156.

[9] Parchmann, I.; Demuth, R.; Ralle, B.; Paschmann, A.; Huntemann, H.: Chemie im Kontext – Begründung und Realisierung eines Lernens in sinnstiftenden Kontexten. In: Praxis der Naturwissenschaften – Chemie in der Schule 50 (2001), Nr. 1, S. 2 –7.

[10] Kuhn, J.; Müller, A.: Ein modiizierter „Anchored Instruction“-Ansatz im Physikunterricht: Ergebnisse einer Pilotstudie. In: Empirische Pädagogik (EP) 19 (2005), Nr. 3, S. 281– 303.

[11] Mandl, H.; Gruber, H.; Renkl, A.: Situiertes Lernen in multimedialen Lernumgebungen. In: Issing, L. J.; Klimsa, P. (Hrsg.): Die Information und Lernen mit Multimedia. Weinheim: Beltz Psychologie VerlagsUnion, 1995, S. 167–178.

[12] Kuhn, J.; Müller, A.; Müller, W.; Vogt, P.: Kontextorientierung im Physikun-terricht. Konzeptionen, Theorien und Forschungsergebnisse zu Motivation und Lernen. In: Praxis der Naturwissenschaften – Physik in der Schule 59 (2010), Nr. 5, S. 13 – 25.

[13] Kuhn, J.; Müller, A.; Schneider, C.: Das Landauer Programm zur Lehrerbil-dung in den Naturwissenschaften (LeNa): Standardbezogene Evaluation und Interventionen für eine verbesserte Abstimmung auf dem Prüfstand. In: Empirische Pädagogik (EP) 22 (2008), Nr. 3, S. 305 – 327.

[14] Kuhn, J.: Authentische Aufgaben im theoretischen Rahmen von Instruk-tions- und Lehr-Lern-Forschung: Effektivität und Optimierung von An-kermedien für eine neue Aufgabenkultur im Physikunterricht. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2010.

[15] Vogt, P.: Werbeaufgaben im Physikunterricht: Motivations- und Lernwirk-samkeit authentischer Texte. Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2010.

[16] CTGV: Technology and the design of generative learning environments. In: Educational Technology 31 (1991), p. 34 – 40.

[17] Herget, W.; Scholz, D.: Die etwas andere Aufgabe – aus der Zeitung. Mathematik-Aufgaben Sek. I. Seelze: Kallmeyer, 1998.

[18] Armbrust, A.: Physikaufgaben und -informationen aus der Zeitung. In: MNU 54 (2001), Nr. 6, S. 405 – 409.

[19] Kubli, F.: Narrative Aspekte im naturwissenschaftlichen Unterricht. In: ZfDN 7 (2001), S. 25 – 32.

[20] Müller, R.: Fermiprobleme als Beitrag zu einer neuen Aufgabenkultur. In: Praxis der Naturwissenschaften – Physik in der Schule 50 (2001), Nr. 8, S. 2 – 7.

[21] Müller, A.: Fermis Corner – Schätzen, Rechnen, Größenordnungen Er-schließen. In: Physik in unserer Zeit 39 (2008), Nr. 1, S. 48.

[22] Hoffmann, L.; Häußler, P.; Lehrke, M.: Die IPN-Interessenstudie Physik. Kiel: IPN, 1998.

[23] Kuhn, J.; Bernshausen, H.; Müller, A.; Müller, W.: Spiderman und andere Superhelden: „Comicaufgaben“ als Beispiele für Science Fiction im Phy-sikunterricht. In: Praxis der Naturwissenschaften – Physik in der Schule 59 (2010), Nr. 1, S. 18 – 24.

[24] Stark-Verlag (Hrsg.): Realschule 2011. Prüfungsaufgaben und Training: Mathematik (Hessen). Halbergmoos: Stark, 2010.

[25] Girwidz, R.; Berger, R. (Hrsg.): Physik im Alltag. NiU Physik 19 (2008), Nr. 105/106.

[26] Leisen, J. (Hrsg.): Physiktexte lesen und verstehen. NiU Physik 17 (2006), Nr. 95.

[27] Wodzinski, R.; Wodzinski, Ch.; Hepp, R. (Hrsg): Differenzierung im Physikunterricht. NiU Physik 18 (2007), Nr. 99/100.

UP_121_11_04-10_BA04.indd 10 27.01.11 09:34

1 Name Datum Thema

47 (91)

© Fried

rich Ver

lag Gm

bH | U

nterri

cHt PH

ysik 1

28 | 2

012

Arbeits

blatt Reduzierung des Wasserverbrauchs:

Ein Beispiel zur Energieeinsparung im Haushalt

1. Prüft nach, ob in einem Durchschnittshaushalt mit einem Sparduschkopf tat-sächlich 16 500 Liter Wasser im Jahr eingespart werden können.

➔ Ihr könnt die Hilfe 1 nutzen, wenn ihr nicht weiterkommt.

2. Bestätigt durch eine Abschätzung die Aussage, dass 16 500 Liter eingespartes Duschwasser pro Jahr die Haushaltskasse um ca. 160 € entlastet:

a) für eine mit Gas betriebene Zentralheizung, b) für eine Warmwasseraufbereitung mittels Durchlauferhitzer. ➔ Ihr könnt die Hilfen 2A – D nutzen, wenn ihr nicht weiterkommt.

3. Nach welcher Zeit hat sich die Anschaffung eines Sparduschkopfes amortisiert? ➔ Ihr könnt die Hilfe 3 nutzen, wenn ihr nicht weiterkommt.

4. Informiert euch (u. a. auf der im Artikel genannten Internetseite) über weitere Möglichkeiten der Energieeinsparung. Bereitet hierzu einen Kurzvortrag vor.

Quelle:

© dapd

(ersch

ienen in

: Die r

heinpfal

z, 25.0

6.2011

.)

2

[4] Internetenzyklopädie Wikipedia, Stichwort „Bedarf an elektrischer Energie“ [5] Internetenzyklopädie Wikipedia, Stichwort „Grube Reden“ [6] Klima-Orakel, Frage „Wie viele Bäume sind nötig, um eine Tonne CO2 zu binden?“ (vom

Bundesumweltministerium geförderte Kampagne „Klima sucht Schutz“ in Zusammenar-beit mit dem Handelsblatt), http://www.klima-sucht-schutz.de/mitmachen/klima-orakel.html

[7] Internetenzyklopädie Wikipedia, Stichwort „Aufforstung“ [8] Webauftritt der „Stiftung Unternehmen Wald“, http://www.wald.de/bundeswaldinventur-

der-wald-in-zahlen/ (Hinweis: Alle Internetquellen wurde im April 2013 geprüft.) Der Haldengarten

Die große Redener Halde wurde über viele Jahrzehnte aus den Waschbergen (Nebengestein der Kohlegewin-nung) geschüttet. Sie überdeckt eine Fläche von etwa 50 Hektar und überragt mit 15 Millionen Kubikmetern Waschbergemasse das umliegende Gelände des Saarkohlenwaldes um fast 90 Höhenmeter.

Nach einer Rekultivierung mit künstlichem Bodensubstrat in den 90er Jahren wurde die Halde sich selbst über-lassen. Im Laufe der Jahre stellte sich eine „Natur aus zweiter Hand“ ein. Dies war der Beginn des „Haldegar-tens“. Große Flächen wurden von offenen, blütenreichen Landschaften eingenommen, die zu jeder Jahreszeit ein neues Erscheinungsbild bieten. Teiche und Gehölzflächen erweitern das Spektrum für Flora und Fauna. Typisch für Industriebranchen, findet man auch hier viele Neophyten (aus anderen Erdteilen eingewanderte Pflanzen) wie etwa Nachtkerzen-Arten aus Nordamerika oder das Schmalblättrige Geiskraut aus Afrika. Auch die Tierwelt der Haldenlandschaft hat Besonderheiten zu bieten, wie etwa Wechselkröten, Mauereidechsen oder den Orpheusspötter.

In 2009 und 2010 wurde die Halde zur Entlassung aus der Bergaufsicht saniert und modelliert. Durch die In-dustriekultur Saar folgten weitere Infrastruktur- und Freizeitmaßnahmen.

Heute ist die Halde mit dem 4,2 Kilometer langen Freizeit- und Skaterweg an den Flanken und der ebenen Pla-teaufläche, die Raum für Natur, Freizeit, Sport und Veranstaltungen bietet, ein herausragendes, weithin sichtba-res Industriemerkmal, das viele Besucher anzieht.

Abb. 1: Die Halde der stillgelegten Grube Landesweiler-Reden ist heute ein beliebtes Ausflugsziel

Bild: http://laufdatensaar.de/home/index.php?men=15 Text: Auf dem Gipfel der Halde stehende Infotafel

3

Aufgabe:

1. Die von der Halde überdeckte Fläche sowie ihre Höhe lassen sich durch Luftbildaufnah-men und barometrischen Messungen leicht bestimmen. Überprüfe ausgehend von diesen Größen die angegebene Waschbergemasse auf Plausibilität.

2. Recherchiere, wie die geförderte Kohle von den störenden Bestandteilen („Berge“ oder „Waschberge“) getrennt wird (Stichwort: „Kohlenwäsche“).

3. Die Waschberge nimmt etwa 50 % der Rohförderung ein. Circa 25 % davon gehen in den Fremdabsatz (z. B. Straßenbau), 6 % gehen zurück in den Stollen, um das entstandene Massendefizit und die Gefahr eines Einsturzes zu verringern. Welche Kohlemasse wurde während des Betriebs der Grube Landsweiler-Reden (1846-1995) näherungsweise abge-baut?

4. Schätze die elektrische Energie ab, welche durch den Kohleabbau der Grube Landsweiler-Reden insgesamt bereitgestellt werden konnte. Gehe bei deiner Abschätzung davon aus, dass der Wirkungsgrad eines Kohlekraftwerks bei 30 % liegt, der Heizwert von Steinkohle 29 MJ/kg beträgt und die Leitungsverluste zwischen Kraftwerk und Wohnhaus durch-schnittlich 6 % ausmachen. Vernachlässige außerdem den zur Aufbereitung und zum Transport der Kohle notwendigen Energieaufwand.

5. Berechne zur Veranschaulichung der abgeschätzten Energie,

a. wie lange damit eine 100 W-Lampe betrieben bzw.

b. wie lange der bundesweite Strombedarf (594 TWh/a) gedeckt werden kann.

6. In Kohlekraftwerken werden pro Kilowattstunde bereitgestellter elektrischer Energie ca. 925 g Kohlenstoffdioxid emittiert. Wie viel Kohlenstoffdioxid wurde allein durch den Kohleabbau in Landsweiler-Reden an die Atmosphäre abgegeben?

7. Eine Buche bindet pro Jahr ca. 12,5 kg Kohlenstoffdioxid. Wie viele Bäume wären not-wendig gewesen, um das pro Jahr freigesetzte CO2 zu binden?

8. Bei der Aufforstung eines Waldes pflanzt man ca. 1000 Bäume pro Hektar. Welche Wald-fläche wäre für die berechnete Baumanzahl notwendig gewesen und wie groß ist deren Anteil an der derzeitigen saarländischen Waldfläche (ca. 100 000 ha)?

Hilfen:

Hilfe A1: Berechnung des Kegelvolumens

=1

3� ∙ ℎ

Hilfe A4: Berechnung der nutzbaren elektrischen Energie

� = � ∙ � ∙ � ∙ 0,94

Hilfe A5: Zusammenhang von Leistung und Arbeit

� =�

�

© Fried

rich Ver

lag Gm

bH | U

nterri

cHt PH

ysik 1

25 | 2

011

Arb

eitsblat

t1 Name Datum Thema

39 (155)

Wasserspaß durch sonnenenergie

1. Übersetzen Sie den allgemeinverständlichen Ausdruck „zieht die Sonne an“ in die physikalische Fachsprache.

2. Begründen Sie quantitativ, dass die Erwärmung des Wassers bei gegebener Wasserhöhe h unabhängig vom Durchmesser und somit unabhängig von der Fläche des Planschbeckens ist.

➔ Sie können die Hilfekarten 2A – D nutzen, wenn Sie nicht weiterkommen.

EXTRA3. a) Schätzen Sie die Erwärmung des Wassers

über einen Zeitraum von 4 Stunden mit und ohne schwarzen Boden ab.

Verwenden Sie dazu die nebenstehende Grafik (Bild 1).

➔ Sie können die Hilfekarten 3A – J nutzen, wenn Sie nicht weiterkommen.

b) Beantworten Sie folgende Frage: Ist der in der Werbeanzeige angepriesene schwarze Boden aus physikalischer Sicht tatsächlich sinnvoll?

0,4

0,3

0,2

0,1

0

400 500 600 700

Wellenlänge [nm]

Ab

sorp

tion

skoeffi

zien

t vo

n W

ass

er

[m-1]

Bild 1: Absorptionskoefizient von Wasser in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge (in Anlehnung an [1])

Quelle: K

ata

log J

AK

O-O

Gm

bH

, B

ad R

odach. www.jako-o.de

Solar-Pool, Ø 240 cm, H 45 cmSchnell warm durch Solar-Prinzip

Morgens füllen, mittags im angenehm temperierten Wasser planschen!Möglich macht das der schwarze Boden des Pools, der die Sonne anzieht. So erwärmt sich das Wasser ganz ix in 2-3 Stunden.Dicke, aufblasbare Seitenringe.Ø 240 cm, H 45 cm.Inkl. Ablassventil + Abdeckung.Aus Kunststoff.Hinweis: Entfernen Sie die Abdeckung, damit sich das Wasser erwärmt! Prüfen Sie, wie warm das Wasser ist, bevor Ihr Kind in den Pool steigt!

Beschreibung

UP_125_11_38-42_02+11.indd 39 18.10.2011 13:26:07

Arbeits

blatt

Arbeits

blatt

1

37

Name Datum Thema

Name Datum Thema

©Fried

richVe

rlagGm

bH| U

nterr

icht P

hysik

121 | 2

011©F

riedrich

Verlag

GmbH

| Unte

rrich

t Phys

ik121

| 2011

2

Warum mit holz heizen?

Seht euch die Daten in der Anzeige aufmerksam an und bearbeitet dann die Aufgaben. Verwendet für Skizzen, Notizen und Texte ein Extrablatt oder das Heft.

1. Aufgabe• Wie viel Energie wird beim Verbrennen von 1 t Braunkohle frei?

2. Aufgabe• Lässt sich die unter der Tabelle formulierte

Behauptung rechnerisch bestätigen?

3. Aufgabe• Welche Vorteile bringt das Heizen mit Holzbri-

ketts mit sich?

4. Aufgabe• Für welchen Brennstoff würdet ihr euch entscheiden?

heizen mit dieselkraftstoff

Seht euch die Daten in der Anzeige aufmerksam an und bearbeitet dann die Aufgaben. Verwendet für Skizzen, Notizen und Texte ein Extrablatt oder das Heft. Wenn ihr bei Aufgabe 2 nicht weiterkommt, könnt ihr die dort angegebenen Hilfekärtchen nutzen.

1. Aufgabe• Welchen Vorteil hat ein Diesel-Heizgebläse

gegenüber einem herkömmlichen Holzofen?

2. Aufgabe• Überprüft rechnerisch die Leistung

des Diesel-Heizgebläses!• Kann man der Werbung trauen?

➔ Hilfekärtchen: 2A – D

Quelle: W

erb

epro

spekt

der

Horn

bach-B

aum

ark

t-A

G, 2

00

6 (

© F

oto

/Illust

rati

on: H

orn

bach).

Quelle: W

erb

epro

spekt

der

Horn

bach-B

aum

ark

t-A

G,

20

06

(©

Foto

/Illust

rati

on: H

orn

bach).

UP_121_11_36-37_10.indd 37 27.01.11 09:38

lampenvergleich

lest die informationen und daten in der infobox aus einem Warenkatalog aufmerksam durch und bearbeitet

dann die aufgaben auf dem arbeitsblatt. Verwendet für skizzen, notizen und texte ein extrablatt oder das heft.

Wenn ihr bei einer der aufgaben nicht weiterkommt, könnt ihr die dort angegebenen hilfekärtchen nutzen.

© Fried

rich Ve

rlag Gm

bH | U

nterr

icht P

hysik

121 | 2

011Ma

terial

1 Name Datum Thema© F

riedrich

Verlag

GmbH

| Unte

rrich

t Phys

ik 121

| 2011

HILFE 1

Welche Größenangabe fehlt, um einen treffenden Kostenvergleich

durchführen zu können?

HILFE 3

Gesamtkosten = Anschaffungskosten + Betriebskosten

HILFE 4B

Die bei der Verbrennung eines Stoffes freigesetzte Wärme Q kann

mit folgender Gleichung berechnet werden:

Q = m · H

(m: Masse des verbrannten Stoffes, H: Heizwert des Brennstoffs)

HILFE 2

Eel = P · t

HILFE 4A

η = E

ab }

Eauf

(Eab

bereitgestellte elektrische Energie;

Eauf

aufzubringende chemische Energie)

HILFE 4C

Der Heizwert von Braunkohle beträgt 20 000 kJ }

kg .

Quelle: H

auptk

ata

log C

onra

d E

lectr

onic

.

UP_121_11_38-41_11.indd 39 27.01.11 09:41

© Fried

rich Ve

rlag Gm

bH | U

nterr

icht P

hysik

121 | 2

011Arb

eitsblat

t1 Name Datum Thema

40

lampenvergleich

1. Aufgabe

• Bewertet die Aussagekräftigkeit der Infobox!

➔ Hilfekärtchen: 1

2. Aufgabe

• Wurden die angegebenen Betriebskosten korrekt berechnet?

• Sind die erzeugten Helligkeiten der gegenübergestellten Lampen tatsächlich miteinander vergleichbar?

Recherchiert zur Beantwortung der zweiten Frage im Internet.


Das EU-Verbot für Glühlampen erfordert die schrittweise Abschaffung von Glühlampen in den EU-Staaten bis

Ende 2012. Daraus resultieren „Hamsterkäufe“ von Glühlampen, was nahelegt, dass viele Verbraucher nicht

einsehen, dass man mit den teureren Lampen tatsächlich Geld sparen kann.

3. Aufgabe

• Versetzt euch in die Rolle eines Energieberaters und versucht, einen Kunden mittels Rechnung davon

zu überzeugen, dass eine Glühlampe aus ökonomischer Sicht die falsche Wahl ist.

Geht für die Abschätzung von 50 000 Betriebsstunden (Haltbarkeit eines LED-Leuchtmittels) und

von Lampen gleicher Helligkeit aus:

a) eine 60-W-Glühlampe,

b) eine 11-W-Energiesparlampe und

c) ein LED-Leuchtmittel gleicher Helligkeit.


Neben der inanziellen Entlastung schonen energiesparende Leuchtmittel Ressourcen und vermindern nicht

unwesentlich den CO2-Ausstoß.

4. Aufgabe

• Welches CO2-Einsparpotenzial besitzt eine 20-W-Energiesparlampe verglichen mit einer Glühlampe

gleicher Helligkeit?

Ein Braunkohlekraftwerk emittiert pro Kilowattstunde bereitgestellter elektrischer Energie 1150 g Kohlen-

stoffdioxid.

• Wie viel Braunkohle kann mit einer 20-W-Energiesparlampe – verglichen mit einer Glühlampe gleicher

Helligkeit – eingespart werden?

Der Wirkungsgrad η eines Braunkohlekraftwerks beträgt 0,38.

➔ Hilfekärtchen: 4A – C

Was bei der Diskussion um die Abschaffung der Glühlampe oft unerwähnt bleibt und auch in der Infobox nicht

angesprochen wird, ist die Tatsache, dass in Energiesparlampen im Durchschnitt 4 mg giftiges Quecksilber

enthalten sind, das bei nicht fachgerechter Entsorgung über den Hausmüll mit großer Wahrscheinlichkeit in die

Umwelt gelangt. Da Quecksilber auch in Kohle enthalten ist, wird es bei der Bereitstellung elektrischer Energie

in Kohlekraftwerken ebenfalls freigesetzt (ca. 0,013 mg pro kWh).

5. Aufgabe

• Vergleicht die Quecksilberfreisetzung bei einer 11-W-Energiesparlampe mit der von Glühlampen

gleicher Helligkeit.

Nehmt dazu an, dass 80 % der Energiesparlampen über den Hausmüll entsorgt werden,

und berücksichtigt eine Betriebszeit von 10 000 Stunden.

UP_121_11_38-41_11.indd 40 27.01.11 09:41

© Fried

rich Ve

rlag Gm

bH | U

nterr

icht P

hysik

121 | 2

011Arb

eitsblat

t1 Name Datum Thema

43

„Laptop-Jalousie“ verhindert Datendiebstahl

Lest die Anzeige aufmerksam durch und bearbeitet dann die Aufgaben. Verwendet für Skizzen, Notizen und Texte ein Extrablatt oder das Heft. Wenn ihr bei einer der Aufgaben nicht weiterkommt, könnt ihr die dort angegebenen Hilfekärt-chen nutzen.

1. Aufgabe• Erläutert die Funktionsweise der Blickschutzfolie in Worten und mithilfe einer Skizze.

➔ Hilfekärtchen: 1A – B

2. Aufgabe• Wo kommt das Prinzip der „Laptop-Jalousie“ ebenfalls zum Einsatz?

3. AufgabeNach Auskunft des Herstellers sind es genau 14,3 Lamellen pro Millimeter, die in vertikaler Richtung ange-

ordnet sind.

• Schätzt die Dicke der Folie unter Berücksichtigung des angegebenen Winkels α für den maximalen Sicht-bereich ab.

➔ Hilfekärtchen: 3A – C

4. Aufgabe• Beindet sich ein Sitznachbar im Zug oder Flugzeug tatsächlich außerhalb des Sichtbereichs?


5. Aufgabe• Überprüft den angegeben Winkel von 30° im Experiment und bestätigt euer Ergebnis aus Aufgabe 3

durch Dickenmessung mittels Mikrometerschraube.

Quelle: http://www.schutzfolien24.de/artikel/vikuiti-blickschutz-

ilter-dell-latitude-e6400-atg-19175.html

UP_121_11_42-44_12.indd 43 28.01.11 11:39

Zeitungsartikel und

Werbeanzeigen zur

Aufgabenformulierung

Reflektierender Wolkenkratzer: Entschuldigung, wir

haben Ihr Auto geschmolzen

Damit hatten die Architekten wohl nicht gerechnet: Ein voll verglastes Hochhaus in

London reflektiert Sonnenlicht so stark, dass davor parkende Autos beschädigt werden

können. Einem Jaguar-Fahrer musste die Baufirma tausend Pfund Schaden ersetzen.

London - Martin Lindsay war nach einem zweistündigen Ausflug in die Londoner City auf

dem Weg zurück zu seinem Jaguar, als er sah, dass ein Fotograf Bilder von seinem Wagen

machte. "Haben Sie dieses Auto gesehen? Der Besitzer wird nicht glücklich sein", sagte der

Fotograf zu ihm. Außenspiegel und Kühleremblem waren stark verformt. "Ich bin der

Besitzer", antwortete Lindsay schockiert.

Das Werk eines Vandalen? Kaum. Auch das Armaturenbrett war beschädigt, Fenster oder

Türen aber unberührt. Auf einem Zettel an der Windschutzscheibe bat eine Baufirma um

Rückruf.

Das Immobilienunternehmen "Land Securities and Canary Wharf" baut in der Nähe ein voll

verglastes, 37-stöckiges Hochhaus, das die Londoner wegen seiner seltsamen Form "Walkie-

Talkie" getauft haben. Was die Architekten nicht beachtet haben: Die gekrümmte Glasfassade

des "Walkie-Talkie" reflektiert Sonnenlicht im Sommer so stark, dass es Kunststoff

schmelzen lässt. Wie eben in Martin Lindsays Jaguar.

Als Vorsichtsmaßnahme hat die Stadt London nun drei Parkplätze gesperrt, die im Fokus des

"Walkie-Talkie" stehen. Nach einer langfristigen Lösung suchen Architekten und

Stadtverwaltung noch.

Die Baufirma hat sich bei Lindsay entschuldigt und ihm die Reparaturkosten von knapp

tausend Pfund ersetzt. Entspannt ist der Geschädigte trotzdem nicht: "Das ist doch gefährlich.

Man muss sich mal vorstellen, was passiert, wenn es auf den falschen Teil des Körpers

reflektiert."

Aus: Spiegel online (http://www.spiegel.de/auto/aktuell/wolkenkratzer-in-london-bringt-

jaguar-zum-schmelzen-a-920082.html) , 03.09.2013

http://www.abc.net.au/news/image/4932650-3x2-940x627.jpg

Literaturhinweise zum MAI-Ansatz

1. KUHN, J., VOGT, P. & MENGES, C. (2012). Eine haarige Angelegenheit. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik 129/130, S. 80-82.

2. VOGT, P. (2012). Reduzierung des Wasserverbrauchs: Ein Beispiel zur Energieeinsparung im Haushalt. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik 128, S. 46-48.

3. VOGT, P. (2011). Fallschirmspringer durchbricht die Schallmauer! Oder doch nicht?! – Modellbildung mittels Tabellenkalkulationssoftware. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik 126, S. 37-42.

4. VOGT, P., KUHN, J., MÜLLER, A. & VAN BIEN, N. (2011). Wasserspaß durch Sonnenenergie. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik 125, S. 38-41.

5. VOGT, P. (2011). Physik und Spielzeug am Beispiel des holländischen Fernrohrs. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 123/124, S. 88-90.

6. KUHN, J., MÜLLER, A., MÜLLER, W. & VOGT, P. (2011). „Zeitungsaufgaben“ und andere authentische Problemstellungen. Impulse für die Aufgabenkultur aus der physikdidaktischen Forschung. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 121, S. 4-10.

7. KUHN J. & VOGT, P. (2011). 50-jähriger Tiefenrekord. Verdienst und Ursache eines Tauchrekords aus physikalischer Sicht. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 121, S. 18-19.

8. VOGT, P. (2011). Physik rund um den Wasserkocher. Experimentelle und theoretische Untersuchung eines Alltagsgeräts. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 121, S. 33-35.

9. VOGT, P. (2011). Mit teuren Lampen sparen? Diskussion verschiedener Leuchtmittel aus ökonomischer und ökologischer Sicht. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 121, S. 38-41.

10. VOGT, P. & MÜLLER, A. (2011). Heizen mit Holz, Briketts oder Diesel? Aufgaben zum Heizwert von Brennstoffen. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 121, S. 36-37.

11. VOGT, P. & MÜLLER, A. (2011). „Laptop-Jalousie“ verhindert Datendiebstahl. Eine Anwendung der geradlinigen Lichtausbreitung. In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 121, S. 42-44.

12. KUHN, J., MÜLLER, A., MÜLLER, W. & VOGT, P. (2010). Kontextorientierter Physikunterricht. Konzeptionen, Theorien und Forschung zu Motivation und Lernen. In: PdN-PhiS. 5/59, S. 13-25.

Situiertes Lernen am Beispiel der Modified Anchored ... · Forschungsfrage II...

Documents

Transcript of Situiertes Lernen am Beispiel der Modified Anchored ... · Forschungsfrage II...