Historisch Orientierter Physikunterricht Andreas Henke - Institut für Didaktik der Naturwissenschaften Abtlg. Physikdidaktik - IDN
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Historisch Orientierter Physikunterricht
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Lernen von und über Physik durch forschendes Lernen mit
Geschichte und Philosophie der Naturwissenschaften
Andreas Henke
Universität Bremen
Institut für Didaktik der
Naturwissenschaften
Abtlg. Physikdidaktik
Historisch Orientierter Physikunterricht
hat viele Facetten
Schlüsselideen
Kontroversen
Anekdoten
Weltbewegendes
Replikationen
Originaltexte
Lernen von und über Physik mit Geschichte und
Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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Forschungslage: Problematische Schülerperspektiven
Physik Technische Artefakte, Formeln & Erfindungen
Wissenschaftler Genial, isoliert, sonderbar & rational
Forschung Reine Konfirmation, Idee ->Experiment ->sicheres Ergebnis
Wissenschaft produktorientiert, linear, erfolgreich & unstrittig
Naturwiss. Wissen Schulbuchwissen, fertig entstanden, ewig gültig
Experimente ausprobieren bis das Richtige herauskommt – fertig!
Lernen von und über Physik mit Geschichte und
Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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Ziele historisch orientierten Physikunterrichts
Konzeptentwicklung Sinnhaft lernen
Fachwissenserwerb Interesse wecken
fachlich adäquate Motivation erhalten
Vorstellungen
1 entwickeln
Ziel-
Bereiche
Einstellungen
zu Physik 3
Wissenschaftliche
Erkenntnisstrategien Wissenschaft Gesellschaft
Stabilität und Verlässlichkeit Der Wissenschaftler
naturwissenschaftlichen Wissens als Mensch
4 Fachbezogene
Erkenntnismethoden
Kulturelle Bedeutung
der Physik 2
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Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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Historisch orientierter Physikunterricht als didaktische Konzeption
Historisch-Didaktische Rekonstruktion
Historisch orientierte Unterrichtssequenz:
Lernen ÜBER
Naturwissenschaften
Historische
Situation
• Curriculare
Vorgaben & • (Fehl)vorstellungen
Kompetenzbereiche • Alltagserfahrungen
• Sachstruktur & Fachbegriffe • Interessen
Elementarisierung & -konzepte • Wissensstand
• Konzeptgeschichte • Haltungen
• historische gegenüber
Korrektheit Geschichte
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Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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Selber Forschen & Forschung nachvollziehen
Historische Fallstudien
Fallbasiert: Ein Konzept, Eine Methode, Eine Person …
Spannungsbogen: Zusammenhalt durch (fiktive) Story-Line
Den Fall als Prozess nachvollziehen
Den Fall in seine ökonomischen, kulturellen
und politischen Kontexten einbetten
Kennzeichen forschenden Lernens
wissenschaftsinformierte Handlungsweisen
nicht nur hypothetisch-deduktiv / Variablenkontrolle
SuS agieren in Wissenschaftlergemeinschaften
(Simulation von Arbeitsweisen und Argumentationen)
Lernen von und über Physik mit Geschichte und
Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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Aspekte des Lernens ÜBER Naturwissenschaften
Wissen ÜBER Naturwissenschaft - ein konzeptueller Überblick:
(u.a. Kircher e.a. ’94, McComas 2000, Lederman ’06, Höttecke ‘07, Mayer ’07, Schwartz e.a. ’08)
Nature of Science Nature of Scientific Inquiry
„Wissen über Naturwissenschaft als Profession“ „Wissen über Rahmenbedingungen der Erkenntnisprozesse“
Vorläufigkeit & Belastbarkeit wissensch. Erkenntnisse Scientific Community – Rechtfertigung, Anerkennung & Konflikte
Wissenschaftstheoretische Fachbegriffe Individuelle Merkmale, Fähigkeiten und Weltsichten
Soziokulturelle Bedingtheiten Allgemeine und Individuelle Forschungsanlässe
Konkurrierendes Wissen Daten, Evidenz & Ergebnisse
Physik als Kulturgut Methodenpluralität
… …
Produkte von SI Prozesse von SI
„Naturwissenschaftliches Wissen“ „Exemplarische Elemente von Forschung“
Theorien, Modelle, Gesetze Vermuten / Beobachten / Beschreiben
Artefakte Auswerten / Modellieren
Planen / Durchführen
Arbeitstechniken von SI
Grundlegende (z.B. manuelle) Fertigkeiten
Daten aufnehmen, Umgang mit Geräten
Zeichnen, Mikroskopieren
Lernen von und über Physik mit Geschichte und
Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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Authentizität des PU: Wissenschaft vs. Schule
Ziel: Ausrichtung der Wissenskonstruktion im Physikunterricht an
Bedingungen & Prozessen der Wissenskonstruktion in Wissenschaft
Naturwissensch. Inhalte des PU
Wissen
Validierung Sozialformen Normen
Zusammenarbeit Rechtfertigung Präsentationsformen Bewertung
Publikation Kritik, Ethos Freundschaften Sanktionen
Kollegialität
WissenschaftMethoden & Unterricht
Eigenschaften Lehr-Lern-
Person des Strategien Methoden
der SchülerInnen
Wissenschaftlers
Handlungsbedingungen
Situation der
& Einflüsse
Forschungsziele Lehr-Lern- SchülerInnen
& -anlässe Ziele
Lerngelegenheiten schaffen und erkennen
Ähnlichkeiten & Grenzen aufzeigen
Lernen von und über Physik mit Geschichte und
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Offenheit des PU: Forschendes Lernen anleiten und strukturieren
Lenkung Grobstruktur wissenschaftlicher Forschung
S L H Forschungsfrage/
Sozialer, politischerUntersuchungsdesign
& ökonomischer KontextDatenauswertung
-problem und Datenerhebung und Ergebnis
S L H Theoretisches Vorwissen, Begriffe & Konzepte
rezeptartiges Forschungsmotiv und –anlass (Intern VS Extern) vorgegeben
S L H
„Forschen“ vorgegeben vorgegeben
(Lehrer)
Fragestellung (Lehrer)
und/oder Hypothesen (Lehrer)
S L H
S L H
gelenktes Untersuchungsstrategie (Explorativ VS. Deduktiv)
„Forschen“ vorgegeben vorgegeben offen
S L H Methoden
(Lehrer) der Qualitätssicherung
(Lehrer)(Verlässlichkeit/Genauigkeit)
(Schüler)
S L H
unterstütztes
Instrumente und Material
Forschen vorgegeben offen offen
S L H Experimentelle
(Lehrer)
Handlungen (Übung & Geschick) (Schüler)
(Schüler)
S L H Daten & Beobachtungen (Daten VS. Rauschen)
entdeckendes
S L H
Forschen offen
Koordination von Daten undoffen
Theorie (Interpretation)offen
(Schüler) (Schüler) (Schüler)
S L H Präsentation/Rechtfertigung/Veröffentlichung
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Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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Offenheit des PU: Forschendes Lernen anleiten und strukturieren
Lenkung Grobstruktur wissenschaftlicher Forschung
S L H Sozialer, politischer & ökonomischer Kontext
S L H Theoretisches Vorwissen, Begriffe & Konzepte
S L H Forschungsmotiv und –anlass (Intern VS Extern)
S L H Fragestellung und/oder Hypothesen
S L H Untersuchungsstrategie (Explorativ VS. Deduktiv)
S L H Methoden der Qualitätssicherung (Verlässlichkeit/Genauigkeit)
S L H Instrumente und Material
S L H Experimentelle Handlungen (Übung & Geschick)
S L H Daten & Beobachtungen (Daten VS. Rauschen)
S L H Koordination von Daten und Theorie (Interpretation)
S L H Präsentation/Rechtfertigung/Veröffentlichung
Lernen von und über Physik mit Geschichte und
Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
11/11Stephen Gray – Elektrische
Leitung auf dem Holzweg
Historische
Fallstudien
&
forschendes
LernenHistorische Fallstudien – Das Beispiel Stephen Gray
Person Theoretisches Praktisch
Verständnis
Phänomen/Konzept
Forschungszusammenhang Phänomen Praxis &
Theoretisch
& Daten Instrumente
NoS – Lernaspekte Methodisch
Narration SozialBedeutung von Exemplarizität
Rekonstruktion eines
Person relevanten Ausschnitts
Phänomen/Konzept aus Stephen Grays Forschung
Forschungszusammenhang
NoS – Lernaspekte Ausbreitung
von Elektrizität
Narration
Leitfähigkeit als
Materialeigenschaft
Kontingenz und Explorieren
Vorläufigkeit
naturwissenschaftlichen Hypothesen testen
Wissens
Argumentieren mit
Forschungsdynamik EvidenzForschung als Prozess erkennbar machen
Person Theoretisches
Verständnis
Phänomen/Konzept
Forschungszusammenhang Phänomen Praxis &
& Daten Instrumente
NoS – Lernaspekte
NarrationForschung als Prozess erkennbar machen
Person Theoretisches
Verständnis
Phänomen/Konzept
Forschungszusammenhang Phänomen Praxis &
& Daten Instrumente
Narration
? Impulsfrage (Variablenkontrolle):
Gray vermutet, dass die Ausbreitung von
Elektrizität nur in dicken Körpern passieren
kann – egal aus welchem Material.
Um die Vermutung zu testen, wechselt er
bei seinem Aufbau die Befestigung: Von
einer dicken Hanfschnur zu einer dünnen
Seidenschnur.
Was sagst du dazu?Forschung als Prozess erkennbar machen
Person Theoretisches
Verständnis
Phänomen/Konzept
Forschungszusammenhang Phänomen Praxis &
& Daten Instrumente
Narration
? Impulsfrage (Vorläufigkeit von Wissen):
Wenn Gray das Experiment mit dem
dünnen Eisendraht nicht gemacht hätte -
wäre man sich dann heute sicher, dass
die elektrische Leitfähigkeit nicht vom
Material, sondern nur von der Dicke
abhängt?Kontextinformationen als Ressource zum Lernen ÜBER Physik
Person Theoretisches Praktisch
Verständnis
Phänomen/Konzept
Forschungszusammenhang Phänomen Praxis &
Theoretisch
& Daten Instrumente
Methodisch
Narration SozialSchluss
“How do I know
what scientists do,
I‘m just a kid!“
Vielen Dank
für ihre
Aufmerksamkeit !
Lernen von und über Physik mit Geschichte und
Philosophie der Naturwissenschaften A. Henke
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