Thema der Unterrichtsstunde: Thermische Ausdehnung von ...

Dr. rer. nat. Frank Morherr

Lehrer im Vorbereitungsdienst am

Studienseminar III für Gymnasien in Oberursel

Entwurf zum Unterrichtsbesuch

im Modul Physik Fachdidaktik

und Modul DFB

Thema der Unterrichtseinheit:

Wärmelehre

Thema der Unterrichtsstunde:

Thermische Ausdehnung von Flüssigkeiten

Fach: Physik

Klasse: 7G2, 23 Schüler-7 Mädchen und 16 Jungen

Schule: Henry-Benrath-Schule

Am Seebach 8

61169 Friedberg (Hessen)

Raum: NW 10 (Treffen vorher im Lehrerzimmer gegen 7:50)

Datum: 12. 09. 2012

Zeit: 7:55-8:40

Ausbilder Physik: Herr Sach

Ausbilder DFB: Herr Linnemann

Schulleiterin: Frau Wesemann

Herr D‘Alcamo

Analyse der Lerngruppe Die Lerngruppe 7G2, also 7. Klasse Gymnasium, hatte ich letztes Halbjahr schon in Physik. Ich

unterrichte die Klasse mittwochs in den ersten beiden Stunden. Die Lerngruppe besteht aus 24

Schülern und Schülerinnen, 17 Jungen und 7 Mädchen. Die Disziplin lässt manchmal etwas zu

wünschen übrig, so dass es ab und zu zwischendurch etwas laut wird. Mit dem Leisezeichen und

nach Namen differenzierten Strichen an der Tafel für die Androhung von Zusatzaufgaben nach

dem dritten Strich habe ich aber ganz gute Erfahrungen gemacht. Dies ist die fünfte

Doppelstunde in diesem Halbjahr.

Am leistungsstärksten ist Max, den ich in der Regel auch erst zum Schluss dran nehme, weil er

aufgrund seines Vorwissens von Zuhause in der Regel bereits die richtige Antwort kennt. Sein

Vater programmiert CNC-Maschinen und ich denke, dass er da auch entsprechend gefördert

wird. Gleich danach kommt Vladislav. Vladislav verfügt über ein seinem Alter entsprechend

gutes physikalisches Grundwissen, Max weit darüber hinaus. Gut beteiligen sich auch noch

Antonio, Kim, Christopher, Lukas, Tayfur, Nick, Isabel und Eileen. Jenny hat sich früher sehr gut

beteiligt, hat aber in letzter Zeit stark nachgelassen. Mittelmäßig beteiligen sich Vigo, Luca,

Daniel, Vincent, Lukas, Emre, Paul und ab und zu noch Juliane. Vigo und Luca, sowie in letzter

Zeit auch Daniel und Vincent haben aber oft das Problem, dass sie abgelenkt sind. Wenig bis gar

nichts und teilweise nur, wenn man sie auffordert, sagen Julien, Karin, Melanie und Niklas und

Leon, der erst seit diesem Jahr in der Klasse ist.

Die Arbeit mit den Schülern im lehrerzentrierten Unterricht ist momentan, vielleicht auch

aufgrund der altersgemäßen Entwicklung nicht ganz optimal. Die Lerngruppe schafft es häufig

nicht, über einen längeren Zeitraum ruhig und aufmerksam dem Unterricht zu folgen. Um für

mehr Aufmerksamkeit zu sorgen und die Lerngruppe mehr im Blick zu haben, bin ich im

lehrerzentrierten Unterricht dazu übergegangen, einzelne Texte zu diktieren oder formulieren zu

lassen, ohne sie an das Starboard zu schreiben. Dadurch vermeide ich auch Nachfragen, falls

Schüler einzelne Wörter nicht lesen können. Bei der selbständigen Bearbeitung von

Arbeitsblättern und bei Schülerexperimenten sind sie aber engagierter. Daher versuche ich, durch

die Variation unterschiedlicher Phasen den Unterricht abwechslungsreicher zu gestalten. Auch

das gegenseitige Zuhören kann noch immens verbessert werden. Vornehmlich Vigo, Luca,

Daniel, Vincent und Jenny hören oft nicht zu, wenn ein anderer Schüler oder Schülerin etwas sagt

und ich fordere Sie dann oft auf, es nochmals zu wiederholen, damit sie lernen, aufmerksam zu

sein. Teilweise setze ich Schüler und Schülerinnen um, wenn sie sich stark gegenseitig ablenken.

Analyse der Raumsituation Normalerweise findet der Unterricht in NW 2 statt. Dieser Raum verfügt leider nur über ein

Starboard, dessen Möglichkeiten ich so gut es geht umfassend nutze, mit dem es aber öfters auch

Probleme gibt. Für den UB bin ich in den Chemieraum NW 10 umgezogen, der außer dem

Starboard noch ein Whiteboard besitzt. Außerdem werde ich das Starboard nutzen, um den

Arbeitsauftrag zu zeigen und durchzusprechen, sowie das Whiteboard für die zentralen Fragen

und zum Sammeln der Begriffe.

Wenn im zweiten Halbjahr die Optik 2 ansteht, werde ich sowieso wieder die innenliegenden

Chemieräume benutzen, aufgrund der Möglichkeit der kompletten Abdunklung.

Kurzer Überblick zum Lernstand Der Lehrplan in der Klasse 7 sieht die Themen Wärmelehre 2, Optik 2 und Elektrizitätslehre vor.

Am Übergang von der 6 zur 7 wird die Wärmelehre komplett, also zusammen mit der

Wärmelehre 1 aus der 6 an einem Stück behandelt. Die ersten zwei Doppelstunden des

Schuljahres habe ich mittels Arbeitsblättern noch mal den Magnetismus von letztem Schuljahr

wiederholt Dann wurden mittels des üblichen Experimentes, in dem man einen Draht

magnetisiert und dann auseinanderbricht und wieder zwei Magnete erhält, die

Elementarmagneten eingeführt, sowie den Unterschied zwischen einem magnetisierten und

einem unmagnetisierten Stück Eisen.

Vor zwei Doppelstunden habe ich dann mit der Wärmelehre begonnen. Zunächst wurden die

Aggregatzustände und die Umwandlungen wie Verdampfen, Kondensieren, Schmelzen,

Erstarren, Sublimieren und Desublimieren behandelt. Das Teilchenbild der Materie ist den

Schülern aus der Klasse 6 vertraut, aber nicht der Zusammenhang der Temperatur mit der

Teilchenbewegung. Der Temperaturverlauf beim Schmelzen und Sieden von Flüssigkeiten wurde

behandelt. Durch Lesen im Buch sind die Schüler mit verschiedenen Wärmequellen und der

Celsius-, bzw. Kelvinskala vertraut. Außerdem wurden in Aufgaben die schmelz und

Siedetemperaturen verschiedener Stoffe behandelt.

Allgemeine didaktische Überlegungen In vielen Bereichen der Physik ist es wichtig, an die Alltagserfahrung der Schüler anzuknüpfen:

Problemorientiertes Unterrichten, Unterrichten von den Phänomenen her. Auch und gerade in der

Wärmelehre ist dies das Ziel und es gibt viele Anknüpfungspunkte aus der Lebenswelt der

Schülerinnen und Schüler. Am Abkühlverhalten von Flüssigkeiten wie Getränken lässt sich die

Temperaturmessung einführen. Außerdem können die Schüler ihre Messung mit Ihrem

mathematischen Wissen vernetzen und Ihre Kompetenz im Eintragen von Tabellen und im

Zeichnen von Diagrammen fördern. Dies motiviert die Schüler, sich mit der Wärmelehre zu

beschäftigen. Allerdings werde ich obiges erst in der nächsten Stunden behandeln. Ich habe hier

den Zugang über das Schmelzen von Eis und das Sieden von Wasser gewählt, welches den

Schülern ebenfalls von ihren Getränken und vom Kochen vertraut ist. Mittels eines

Arbeitsauftrages haben sich die Schüler unter anderem mit Celsius und der Kelvinskala

auseinandergesetzt. Sie haben aber noch kein Thermometer selbst geeicht. Dies soll im Rahmen

der Unterrichtsstunde heute mitgemacht werden, da der Aufbau für die Wärmeausdehnung von

Flüssigkeiten identisch ist.

Die Schüler sollen sich dadurch selbständig mit dem Thema der Wärmeausdehnung

auseinandersetzen, dieses mit der Alltagserfahrung verknüpfen und sich weiter mit dem

Entwickeln und der Durchführung von Experimenten schulen. Für das Eichen der Celsiusskala

würde man den unteren Eichpunkt von 0°C mit Eiswasser erreichen. Dies ist prinzipiell kein

Problem. Allerdings ist die Zeit zu kurz, um im Versuch soweit herunter zu kühlen. Für den

oberen Eichpunkt müsste man Wasser zum Kochen bringen und die Schüler müssen mit

kochendem Wasser experimentieren. Dies möchte ich aufgrund der Gefahr des heißen Wassers

vermeiden. Daher werde ich zunächst selber das heiße Wasser aus einem Wasserkocher an die

Gruppen verteilen, damit die Schüler erst mal qualitativ die Ausdehnung erkennen. Zum Eichen

der Skala bekommen Sie ein richtiges Thermometer, mit dem Sie die momentane

Wassertemperatur ablesen können und ihre Skala auf dem Glasstab eichen können. Dies ist auch

legitim. In der Praxis eicht man ja ein neues Thermometer auch nicht mit kochendem Wasser,

sondern mit einem geeichten Thermometer.

Ich habe mich dagegen entschieden, die Funktionsweise des Flüssigkeitsthermometers vorher zu

behandeln, weil ich damit schon das voraussetze, was die Schüler erst über die Ausdehnung von

Flüssigkeiten lernen sollen. Da das Ausdehnen von Flüssigkeiten direkt an den Alltagsgegenstand

Flüssigkeitsthermometer anknüpft, habe ich mich dazu entschieden, zuerst die Volumenänderung

von Flüssigkeiten bei Erwärmung zu behandeln. Erst im Anschluss werde ich die

Volumenänderung von festen Stoffen und von Gasen behandeln. Mögliche Variationen, die ich

jetzt aber verworfen habe, wären noch, an einige Gruppen engere Kapillaren zu verteilen, um den

Unterschied der Steighöhe von der Rohrdicke zu demonstrieren, sowie an vier Gruppen mit

Wasser experimentieren lassen und vier Gruppen mit Alkohol, um die unterschiedliche

Ausdehnung von Alkohol und Wasser zu zeigen.

Didaktische Überlegungen zur Unterrichtsstunde In der Unterrichtsstunde geht es um die Volumenänderung von Flüssigkeiten bei Erwärmung und

den Nutzen in der Funktionsweise eines Flüssigkeitsthermometers. Die Lehrbücher [3] und [4]

behandeln die Volumenänderung von Flüssigkeiten nur kurz, während sie die Anomalie von

Wasser detaillierter behandeln. Grund kann sein, dass gerade diese Ausnahme von der Regel für

uns von großer Bedeutung, wie das Überleben von Pflanzen und Tieren in einem See, entstehen

von Schlaglöchern, Auflockerung des Bodens ist. Außerdem ist manchem bestimmt schon mal

eine Flasche draußen im Winter geplatzt. Allerdings ist es erst einmal wichtig, dass die Schüler

und Schülerinnen die Regel erkennen, und die Tatsache, dass es eine Volumenänderung gibt,

bevor auf die Besonderheit von Wasser eingegangen wird. Die Volumenänderung von

Flüssigkeiten ist daher von grundlegenderer Bedeutung. Für das Verständnis der Anomalie des

Wassers benötigt man tiefere Einsichten in die Chemie, als das Teilchenmodell liefert. Die

Volumenänderung von Flüssigkeiten ist daher auch verbindlicher Inhalt im Hessischen Lehrplan

[1].

Das erste inhaltliche Ziel der Stunde ist die Volumenänderung einer Flüssigkeit bei Erwärmung.

Diese wird zunächst als Phänomen wahrgenommen werden, wobei auch wenn wir nur Wasser

verwenden, die Schüler und Schülerinnen die Erkenntnis gewinnen sollen, dass sich die meisten

Flüssigkeiten bei Erwärmung ausdehnen. Als didaktische Reduktion schauen wir uns nur die

Volumenänderung zwischen drei Temperaturen (Eiswasser, mittlere Temperatur und heißes

Wasser) an. Hieraus kann man dann schon eine Proportionalität erschließen, ein Thema, welches

die Schüler demnächst in Mathematik behandeln. Bei den Werten dazwischen wird

stillschweigend angenommen, dass sie gleichmäßig verteilt sind. Dies ist für den Anfang auch

ausreichend, kann aber zu Problemen führen, wenn dann die Anomalie von Wasser besprochen

wird. Um erst einmal nur eine Volumenänderung wahrzunehmen, sind aber sogar zwei

Temperaturen ausreichend und auch in Büchern wird die Celsiusskala immer nur mit zwei

Temperaturen geeicht. Die Schüler und Schülerinnen sollten also erkennen, dass eine Flüssigkeit

ihr Volumen verändert, wenn die Temperatur sich verändert.

Die Schüler und Schülerinnen sollten zweites inhaltliches Ziel sollten erfahren, dass die

Volumenänderung von Flüssigkeiten eher gering ist, denn der Volumenzuwachs ist nur im

Steigrohr sichtbar ist, nicht im Wasserbecken, wo er ebenfalls stattfindet. Damit ein nachhaltiger

Lerneffekt eintritt, könnte man ein Kennzeichen für „guten“ Physikunterricht nach Duit [5]

anwenden: Ein solches Experiment „gibt Gelegenheit aus Fehlern zu lernen“. Die Schüler und

Schülerinnen entwickeln einen Versuchsaufbau selbst. Hier habe ich mich aber dagegen

ausgesprochen, alle Schüler probieren zu lassen, sondern ich erkläre den Versuchsaufbau mit den

Schülern gemeinsam im lehrerzentrierten Gespräch, da beim Aufbau auch einige Dinge zu

beachten sind, wie keine Luft mehr im Kolben usw. Da die Schüler den Aufbau bis jetzt noch

nicht gesehen haben, halte ich die Eigenentwicklung für zu gewagt. Außerdem müssten Sie dann

schon wissen, nach was wir suchen, und dann brauchen wir den Versuch nicht mehr zu machen.

Anknüpfungspunkte an die Alltagserfahrung der Schüler und Schülerinnen sind nicht so

reichhaltig, wie bei der Volumenänderung von Festkörpern oder Gasen. Bei Festkörpern spricht

man in der Regel von Eisenbahnschienen, durchhängenden Stromkabeln oder Dehnungsfugen an

Brücken. Bei Gasen kann man leicht einen Fußball betrachten, der wieder prall wird, wenn er in

der Sonne liegt, oder eine Luftmatratze, die schlaffer wird, wenn sie ins Wasser kommt. Die

Heizung [5] ist nur bedingt geeignet, weil keiner die Ausdehnung des Wassers sieht, und beim

Gartenschlauch [4], der in der Sonne liegt, wird das Wasser nur warm, aber ich habe noch keinen

gesehen, der geplatzt ist. Der Autotank, den man im Sommer nicht voll tanken darf, ist schon

praxisorientierter, aber für die Schüler und Schülerinnen auch nicht so präsent wie die

Trinkflasche.

Ich habe mich daher für einen Einstieg entschieden, den Herr Kunder in seiner Lerngruppe

erprobt hat. Hierbei werden die Schüler und Schülerinnen ausgehend von der Fragestellung

„Warum sind die Getränkeflaschen nicht randvoll?“ motiviert, sich mit dem Thema Flüssigkeiten

auseinanderzusetzen und mögliche Gründe hierfür zu finden. Allerdings ist hier der

Ausdehnungseffekt nur ein Aspekt und mit Sicherheit nicht der wichtigste. Denn in einer

Getränkeflasche ist ja viel mehr Luft. Da spielt eher schon die Anomalie des Wassers eine Rolle,

nämlich dass die Flasche nicht platzt, wenn die Flüssigkeit gefriert. Der Einstieg eignet sich also

auch dafür. Viel wichtiger ist, dass man sich beim Trinken sonst total bekleckern würde, genauso

wie die Flaschen bei der Abfüllung überlaufen würden und dann nicht mehr dicht wären.

Vom Prinzip her habe ich im Ansatz das „entdeckende und forschende Lernen“ nach Bell [6]

gewählt. Die Vorteile dieses Ansatzes sieht Bell in der hohen Motivation, der Schulung der

Problemlösekompetenz und der Kommunikationsfähigkeit der Schüler und Schülerinnen. Durch

die gemeinsame bzw. vorgegebene Entwicklung des Experiments habe ich aber das Problem

abgeschwächt, was Bell selbst sieht: die Schüler und Schülerinnen werden mit neuartigen

Anforderungen ausgesetzt und sollten daher den Unterrichtsstoff am besten schon beherrschen,

den Sie aber gerade erst lernen sollen.

Die Annahme „ Ein Volumen dehnt sich beim Erwärmen aus“ kennen die Schüler noch nicht,

aber in der Versuchsdurchführung wird beschrieben, wo ungefähr bei Beginn des Versuchs die

Wassersäule zu stehen hat, so dass für die Markierungen sichergestellt ist, dass das ganze nicht

überläuft oder der Wasserspiegel nicht zu sehen ist. Wichtig ist, dass die anderen Ideen der

Schüler, wieso Getränkeflaschen nicht ganz voll sind, eben nicht verworfen wird, denn dies sind

wie oben beschrieben auch eher die Hauptgründe. Es ist wichtig, klarzustellen, dass wir hier eben

jetzt nur diesen einen Aspekt beleuchten. Es kann sein, dass die Schüler und Schülerinnen nicht

darauf kommen, dass die Ausdehnung der Flüssigkeiten bei Erwärmung ein möglicher Grund ist.

Dies ist auch nicht schlimm, sondern diese Eigenschaft sollen sie ja durch das Experiment erst

erlangen. Daher würde ich auch nicht so lange fragen, bis einer darauf kommt, sondern einfach

mit dem Experiment beginnen. Gibt man es selber vor, könnte es die Schüler und Schülerinnen

eher demotivieren

Zuerst wird es nur qualitativ um das Ausdehnungsverhalten gehen und die Schüler werden die

Markierungen anbringen. Die Idee, dass man mit den Markierungen ein Thermometer bauen

kann, wenn man es weiter unterteilt, wird erst im Anschluss entwickelt werden und kann auch in

die nächste Stunde verlagert werden, indem man die Markierungen an den Stäben belässt.

Benutzt man zwei Flüssigkeiten, werden die Schüler bereits erkennen, dass die Markierungen zu

ähnlichen Temperaturen unterschiedliche Abstände haben.

Nachdem die Schüler und Schülerinnen in Gruppen das Experiment durchgeführt haben, könnten

sie das Ergebnis ihres Experiments auf Folie den anderen präsentieren. Dies halte ich bei diesem

Experiment aber aufgrund des ähnlichen Ausgangs nicht für zielführend und dauert auch zulange,

zumal die Schüler schon während des Experiments bei den anderen Gruppen schauen werden.

Die Auswertung des Experiments werde ich ins Plenum holen und an die Fragestellung am

Anfang erinnern. Mit dem Treibstofftank, der im Sommer nicht ganz voll sein sollte bekommen

die Schüler und Schülerinnen einen weiteren Realitätsbezug. Als Anwendung werde ich aus

Leifiphysik die Sprinkleranlage zeigen. Zum Abschluss der Stunde teile ich noch für die

Vertretung in der zweiten Stunde einen Selbsteinschätzungsbogen aus, in dem die Schüler selbst

eintragen können, wie fit sie sich in den einzelnen Bereichen fühlen und mit dem Hinweis, wo

Sie bei Bedarf in der zweiten Stunde oder zu Hause nachlesen können.

Stundenziele und Kompetenzen (Didaktischer Schwerpunkt) Die Schüler und Schülerinnen sollen

erkennen, dass Flüssigkeiten ihr Volumen temperaturbedingt verändern, indem Sie die

Volumenänderung einer Flüssigkeit zunächst qualitativ, und gegebenenfalls quantitativ im

Sinne der Skaleneinteilung, bei drei unterschiedlichen Temperaturen erfassen.

selbständig nach Anleitung einen Versuch aufbauen und durchführen können.

den Zusammenhang und die Funktionsweise mit einem Flüssigkeitsthermometer erkennen

lernen, zusammen zu experimentieren und sich zu unterstützen

den Zusammenhang des Experiments mit Alltagsgegenständen (Flüssigkeitsthermometern)

sehen

den Zusammenhang des Experiments mit alltäglichen Dingen sehen (Warum sind

Flaschen nicht ganz voll? Warum sollte man um Sommer nicht voll tanken?

Sprinkleranlage)

Fertigkeiten beim Einzeichnen und in der nächsten Stunde aufteilen einer Skala erlangen

fächerübergreifend anknüpfen an das in der 7. Klasse demnächst behandelte Thema in

Mathematik der Proportionalität

Geplanter Tabellarischer Verlauf:

Siehe unten.

Literaturverzeichnis [1] Hessisches Kultusministerium (Hrsg.) (2010): Lehrplan Physik. Gymnasialer Bildungsgang der

Jahrgangsstufen 5G bis 9G und gymnasialer Oberstufe, Wiesbaden. [2] Dorn,Bader: Physik Mittelstufe; Schroedel 1980

[3] Meyer, Schmidt (Hrsg): Physik Gymnasien; Duden Paetec Schulbuchverlag 2010

[4] Appel,Glas,Schröder,Serret: Spektrum Physik 6/7; Schroedel 2006

[5] Breuer, Fösel, Lichtenberger, Liebers: Fokus Physik 6; Cornelsen 2007

[6] Breuer, Fösel, Lichtenberger, Liebers: Fokus Physik 7; Cornelsen 2007

[7] Bresler, Heepmann, Obst, Ramien: Physik Natur und Technik Grundausgabe; Cornelsen 2008

[8] Kramer, Martin: Physik als Abenteuer ;Band 1 u. 2; AVD

[9] Meyer, Hilbert: Unterrichtsmethodik I+II (Theorie + Praxisband); Cornelsen Scriptor, Berlin 2005

[10] Meyer, Hilbert: Was ist guter Unterricht; Berlin 2007

[11] Mikelskis, Helmut: Physikdidaktik, Praxishandbuch für die Sekundarstufe I und II; Berlin

Cornelsen

[12] Mikelskis-Seifert, Rabe: Physikmethodik. Handbuch für die Sekundarstufe I und II; Berlin

Cornelsen 2007

[13] Muckenfuß, Heinz: Lernen im sinnstiftenden Kontext. Entwurf einer zeitgemäßen Didaktik des

Physikunterrichts; Berlin, Cornelsen 1995

[14] Duit, R.: Der Physikunterricht nach den TIMSS und PISA Schocks, Didaktik der Physik-

Frühjahrstagung Kassel, 2006, S. 1-12

[15] Kunder, Daniel: UB Verlaufsplan, 2011

[16] Horstkemper, Marianne: Fördern heißt diagnostizieren. Pädagogische Diagnostik als wichtige

Voraussetzung für individuellen Lernerfolg, Friedrich Jahresheft, 2006

[17] Kliemann, Sabine: Praxisbuch: Diagnostizieren und Fördern in der Sekundarstufe I ,

Cornelsen

[18] Arnold, K.-H.: Diagnostische Kompetenz erwerben. Wie das Beurteilen zu lernen und zu

lehren ist, in: Pädagogik, Heft 51, Weinheim (1999)

[19] Brunner, I., Häcker, Th., Winter, F. (Hrsg.): Das Handbuch Portfolioarbeit: Konzepte -

Anregungen - Erfahrungen aus Schule und Lehrerbildung, Stuttgart 2008

[20] Grunder, H.-U., Bohl, Th.: Neue Formen der Leistungsbeurteilung in den Sekundarstufen

1 und 2., Weinheim 2004

[21] Ingenkamp, K.: Pädagogische Diagnostik, in: Roth, L. (Hrsg.): Pädagogik. Handbuch für

Studium und Praxis, München 1991

[22] Jürgens, E.: Leistung und Beurteilung in der Schule, Academia-Verlag 2005

[23] Kretschmann, R.: Pädagnostik – zur Förderung der Diagnosekompetenz von Lehrerinnen

und Lehrern, in: Bartnitzky, H.; Speck-Hamdan, A. (Hrsg.): Leistungen der Kinder –

wahrnehmen, würdigen, fördern, Arbeitskreis Grundschule, Frankfurt 2004

[24] Sacher, W.: Leistungen entwickeln, überprüfen und beurteilen, Bad Heilbrunn 2004

[25] Winter, F.: Leistungsbewertung. Eine neue Lernkultur braucht einen anderen Umgang

mit den Schülerleistungen, Hohengehren (2004)

[26] Zeitschrift „SchulVerwaltung spezial“, Nr. 3/2005: Pädagogische Diagnostik, Hilfen zum

(besseren) Lernen, Kronach 2005

Selbstdiagnosebogen zur Wärmelehre - Wie gut schätze ich mich selbst ein -

Kreuze bei den nachfolgenden Aufgaben an, wie gut Du Dich bei Ihrer

Bearbeitung fühlst.

Sei ehrlich zu dir selbst! Dieser Bogen wird nicht benotet.

In der letzten Spalte ist angegeben, wo Du Dich im Buch selbständig darüber

informieren kannst.

Wie sicher fühlst Du Dich bei den

Aussagen

Hier kannst

Du im Buch

nachschauen

1 Ich kann die vorkommenden

Aggregatzustände benennen. Buch S. 93

2 Ich kann die Übergänge zwischen den

Aggregatzuständen benennen. Buch S. 94-96

3 Ich weiß, was mit der Temperatur bei

Zustandsänderung passiert. Buch S. 95

4 Ich kenne die Schmelztemperatur von

Wasser. Buch S. 94

5 Ich kenne die Siedetemperatur von Wasser Buch S. 94

6 Ich kenne dass Teilchenmodell. Buch S. 98

7 Ich kann bei einem Brand anhand von

Schmelztemperaturen feststellen, welche

Temperaturbereich geherrscht hat

Buch S. 95

8 Ich kann erklären, warum sich Wasser

höchstens für ein Zimmerthermometer als

Thermometerflüssigkeit eignet.

Buch S. 95

9 Ich kann erklären, warum

Außenthermometer meist mit Alkohol oder

Quecksilber gefüllt sind.

Buch S. 95

10 Ich kenne die Gefahren im Umgang mit

Wasserdampf. Buch S. 95

11 Ich kann aus vorgegebener

Temperaturerhöhung von Wasser in einer

bestimmten Zeit den weiteren

Temperaturverlauf vorhersagen.

Buch S. 95

12 Ich kann verschiedenen Vorgängen die

zugehörigen Übergänge zwischen den

Aggregatzuständen zuordnen.

Arbeitsblatt

„Schmelzen

und Erstarren“

13 Ich weiß, was mit dem Volumen von

Flüssigkeiten geschieht, die erwärmt

werden.

Versuch, siehe

Arbeitsblatt

14 Ich kann Gründe nennen, warum

Getränkeflaschen nicht ganz voll sind. Sammlung

Heft

15 Ich kann verschiedene Wärmequellen

benennen Kopie Seite 65

16 Ich kenne den Unterschied zwischen der

Kelvinskala und der Celsiusskala Kopie Seite 64

Wenn Du unsicher bist, solltest Du es mithilfe der angegebenen Seiten noch

nachlesen

Arbeitsauftrag zur Versuchsdurchführung 1. Der Materialwart jeder Gruppe holt die Kiste mit

der Experimentiereinrichtung.

2. Der Materialwart befüllt den Erlenmeyerkolben mit

Wasser, die anderen bauen das Stativ auf

3. Der Stopfen mit dem Steigrohr und dem Thermometer

so auf den Erlenmeyerkolben drücken, dass im

Erlenmeyerkolben keine Luft bleibt und der

Wasserstand im Steigrohr sich ungefähr auf halber

Höhe befindet

4. Stellung des Wasserstandes mit Stift auf Glasrohr

markieren, ebenso auf dem unten links gezeichneten

Gefäß markieren und die entsprechende Temperatur am

Thermometer ablesen und aufschreiben.

5. Der Materialwart holt Eiswasser aus dem bereit-

gestellten Vorrat und gießt es in die Metallform

6. Beobachtet, was mit dem Wasserspiegel im

Steigrohr passiert und notiert nach 3-5 Minuten

den gemessenen Abstand des Wasserspiegels von der ersten Markierung,

lest die Temperatur ab und markiert den neuen Wasserspiegel.

7. Entfernt die Eiswürfel mit den Händen und füllt sie in das Becherglas,

Währenddessen holt der Protokollant im Messbecher vorne das heiße

Wasser, welches nur ich ausgebe.

8. Schüttet das heiße Wasser in die Metallform und notiert, was mit dem

Wasserstand passiert.

9. Nach etwa 3-5 Minuten Entfernung des Wasserstandes von der ersten

Markierung abmessen und notieren, Temperatur abmessen und notieren.

10. Versuch abbauen, Vorsicht mit dem heißen Wasser

11. Materialien nach vorne bringen.

12. Aufschreiben, was ihr vermutet, was passiert ist. Was hat das mit der

Eingangsfrage an der Tafel zu tun.

Hier sind drei Gefäße, wo Ihr eure Ergebnisse notieren könnt.

kalt heiß mittel

Geplanter Tabellarischer Unterrichtsverlauf Phase/

Unterrichts-

schritte

Didaktische Funktion/

Intendierte

Kompetenzerweiterung/

Förderaspekte

Unterrichtsgeschehen Sozialform/

Methode

Material

7:55

Einstieg in die Stunde

Begrüßung Lehrer stellt Gäste vor

Begrüßung der Schüler und der

Besucher

Frontal,

Unterrichtsgespräch

7:57

Einstieg in das Thema

Problemstellung,

dadurch

Aufmerksamkeit und

Interesse auf das

Problem lenken.

Lehrer stellt zwei volle Flaschen

vorne hin und fragt Schüler und

Schülerinnen, was ihnen an der

Füllung den Flaschen auffällt.

Sammeln Eigenschaften, die Ihnen

auffallen

Frontal


Trinkflaschen

8:02

Erarbeitung

Schüler überlegen,

stellen Hypothesen auf

Lehrer bittet Schüler und

Schülerinnen, sich mit ihrem

Nachbarn zu unterhalten und sich

kurz Notizen zu machen, warum die

Getränkefirma die Flaschen nicht

ganz voll macht

Partnerarbeit Heft

8:05

Sammlung und

Sicherung

Schüler nehmen sich

selbst dran. Steigert das

Interesse des

gegenseitigen

Zuhörens.

Lehrer bittet Schüler und

Schülerinnen eine Idee zu nennen

und dann einen anderen dranzu-

nehmen (Redekette).

Ein Schüler hält Ideen am

Whiteboard fest.

Schüler tauschen Ihre Ideen aus.

Unterrichtsgespräch Whiteboard.

8:05

Sicherung

Schüler ergänzen gleichzeitig ihre

Vorschläge

Einzelarbeit Heft

8:10

Einführung in das

Experiment

Transparenz des

Arbeitsauftrags

Lehrer greift den Grund mit der

Wärmeausdehnung der Flüssigkeit

heraus oder, falls er nicht genannt

Frontal,

Lehrer-

Schülergespräch

Zeigen der

Experimentiergegenstände

Durchgehen des Versuchs

wurde, geht er direkt zum

Experiment über.

Klärung des Versuchsaufbaus und

Besprechung der Durchführung des

Versuchs.

Durchgehen des Arbeitsauftrags.

8:15

Vorbereitung des

Experiments

Mahnung zur Vorsicht

mit den Glasmaterialien

und heißem Wasser

Ausgabe des Experimentier-

materials, dabei Einteilung in

Gruppen

Lehrerschülerinterak

tion

Experimentiermaterial,

Gruppenkarten

8:17

Aufbau des Versuchs

und Experimentierens

Schüler steigern Ihre

Sozialkompetenz und

Ihre Fähigkeit zum

Experimentieren

Schüler experimentieren wie oben

erläutert, führen den Versuch zuerst

mit Eiswasser durch, markieren die

Höhe der Wassersäule, dann mit

heißem Wasser

Schüler, die schon fertig sind,

können sich überlegen, wie sie eine

gleichmäßige Einteilung

hinbekommen

Gruppenarbeit Experimentiermaterial, Stift

8:27

Abbau des Versuchs

Schüler lernen, ihre

benutzten Sachen auch

wieder wegzuräumen

Schüler bauen den Versuch ab und

bringen das Experimentiermaterial

nach vorne

Gruppenarbeit Experimentiermaterial, Stift

8:30

Sicherung

Die aus dem Versuch

erlangte Erkenntnis

wird gefestigt

Festhalten des Ergebnisses:

Flüssigkeiten erhöhen bei

Erwärmung ihr Volumen. Wären die

Flaschen ganz voll, könnten sie

platzen. Dies kann man dazu

benutzen, ein Thermometer zu bauen

Plenum,


Whiteboard

8:35

Ausblick

Anwendungen im

realen Leben

Benzintank im Sommer nicht voll

tanken

Anwendung Sprenkleranlage

Frontal Starboard

Gruppe 1

Zeitwächter Du bist für den zügigen Auf und Abbau des

Versuchs verantwortlich, und

dafür, dass alle Mithelfen und die Phasen des

Versuchs nicht zu lang dauern.

Außerdem dafür, dass das

Experimentiermaterial zur angekündigten

Zeit wieder eingeräumt auf dem Wagen ist.

Gruppe 1

Protokollant Du achtest auf die Befolgung des

Arbeitsauftrags und liest diesen

gegebenenfalls nochmal vor.

Außerdem protokollierst Du die

Versuchsdurchführung, sofern sie nicht auf

dem Arbeitsauftrag steht, sowie trägst die

gemessenen Wasserhöhen und die

zugehörigen Temperaturen an die Bilder

Gruppe 1

Materialwart Du bist für das Holen und Zurückbringen des

Versuchsmaterials verantwortlich, sowie den

pfleglichen Umgang damit. Du kontrollierst,

dass alles richtig zusammengebaut wird.

Gruppe 2





Gruppe 2








Gruppe 2









Gruppe 3








Gruppe 3









Gruppe 3





Gruppe 4





Gruppe 4








Gruppe 4









Gruppe 5








Gruppe 5









Gruppe 5





Gruppe 6





Gruppe 6








Gruppe 6









Gruppe 7








Gruppe 7









Gruppe 7





Gruppe 8





Gruppe 8








Gruppe 8









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