Auf dem Weg zum
kompetenzorientierten und
individualisierten Unterricht
Beispiel
Wärmelehre
Dr. Markus Ziegler
Dezember 2012
ZPG III
Impressum
•
Mitglieder der zentralen Projektgruppe Physik:
–
–
–
–
–
StD Florian Karsten, Seminar Stuttgart
StD Volker Nürk, Gymnasium Walldorf
StD Michael Renner, Seminar Tübingen
RSD‘in Dr. Petra Zachmann, Regierungspräsidium Karlsruhe
StD Dr. Markus Ziegler, Regierungspräsidium Freiburg
•
Die Materialien dürfen im Rahmen der Fortbildungsmaßnahme
eingesetzt und von den Multiplikatoren für ihren eigenen
Einsatz angepasst werden.
•
Die Materialien stehen unter der Lizenz
http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/3.0/de/
Planung
Unterrichtseinheit
Wärmelehre Klasse 9
Planung UE Wärmelehre
Ausgehend von Bildungsplänen …
Analyse von
•
•
•
Mustercurricula
Bildungsplan BW
KMK-Standards
Siehe: 0a_Verbindliche_Inhalte_Waermelehre.pdf
Planung UE Wärmelehre unter
Berücksichtigung der Abiturrelevanz …
Abiturkommission 2012:
Die folgenden Kompetenzen und Inhalte können in den
kommenden Abiturprüfungen einen größeren Stellenwert
als bisher einnehmen:
• Umgang mit einer unbekannten Formel
•
•
•
•
Entropieerzeugung
anwendungsbezogene Aufgabe
Strukturen und Analogien
Naturwissenschaftliche Arbeitsweise
(Hypothesenbildung)
• Reflexion: Stellungnahme und Bewertung
• Interpretation von Texten
(nicht nur innerhalb der Quantenphysik)
Planung UE Wärmelehre unter
Berücksichtigung der Abiturrelevanz …
Abiturkommission 2012:
Zur Rolle der Entropie in den Abiturprüfungen 2013 und 2014:
„In den Schwerpunktthemenerlassen wird ausdrücklich auf die beiden
Umsetzungsbeispiele zu den Curricula 12 unter dem folgenden Link verwiesen:
http://www.bildung-staerkt-menschen.de/unterstuetzung/schularten/Gym/curricula/curricula12
In diesen Curricula spielt die Entropie und die Entropieerzeugung nur eine
untergeordnete Rolle. Einige wenige Fragen zur Entropie gab es bereits in den
Abiturjahrgängen 2010 und 2011 bei den Aufgaben IV, die für Schüler des G8Zuges gedacht waren. Zum Lösen der Fragen zur Entropie wird nur der
Zusammenhang zwischen Energie und Entropie (∆E = T⋅∆S) benötigt. Es ist
nicht daran gedacht, über solche Fragestellungen hinauszugehen.
Insbesondere wird der Begriff der „Entropiestromstärke“ für die Bearbeitung der
Abituraufgaben nicht vorausgesetzt.“
Entropieerzeugung: ∆E = T⋅∆S
Planung UE Wärmelehre unter
Berücksichtigung des Schulcurriculums …
• Wärmelehre Klasse 9:
–
–
–
–
ca. ½ Schuljahr
Inhalt (z. B. Entropieströme und deren Antrieb:
P = T·IS)
Entropieerzeugung ohne Formel ∆E = T⋅∆S
Kompetenzentwicklung und
Kompetenzschwerpunkte
(Zusätzliche Hilfe: Fachmethodenordner)
• Wärmelehre Klasse 10 innerhalb Mechanik:
–
Mechanik (Energie, Reibungsvorgänge):
Entropieerzeugung mit Formel ∆E = T⋅∆S
Planung UE Wärmelehre
unter Berücksichtigung von
Kompetenzschwerpunkten …
Schwerpunkte des Kompetenztrainings festlegen
•
•
•
•
•
•
•
Umgang mit bekannten und unbekannten
Formeln
Umgang mit Schaubildern
Naturwissenschaftliche Arbeitsweise anwenden
können
Reflexion: Umweltschutz insbesondere
Klimaschutz
Analogien kennen und erkennen
Kommunikation: adressatengerechte
Präsentation physikalischer Inhalte
Umgang mit Texten
Planung UE Wärmelehre unter
Berücksichtigung der Individualisierung …
Einzelarbeit
Lern- und
Selbststeuerungskompetenz
• Selbsteinschätzung
• Selbstdiagnose
• Diagnose
• Beratungsgespräche
• Lernwerkstatt:
- i. A. geschlossene
Aufgabenstellungen
mit gestuften Hilfen
gezieltes Training
bestimmter
Kompetenzen
- individuelle Auswahl
durch Schülerinnen
und Schüler
Gruppenarbeit
Plenum
Kooperationskompetenz
Kommunikationskompetenz
kooperatives Lernen:
1. Einzelarbeit
2. Gruppenarbeit
3. größere Gruppe (Plenum)
Präsentation und
Diskussion in 2. und 3.
• i. A. offene
Aufgabenstellungen
(Lernaufgaben)
• gleichzeitiges Training
vieler Kompetenzen
• durch Offenheit
differenziert
• Schülerexperimente
• Motivation und
Input durch
-Lehrervortrag
-Experiment
-Film, CD
-Zeitung,...
• Zusammenfassung
durch
Lehrer
• Instruktion durch
Lehrer
• Moderationsmethode …
Planung UE Wärmelehre
unter Berücksichtigung
weiterer Aspekte
•
•
•
•
physikalisch logischer Aufbau
motivierender Einstieg
interessante Inhalte und Lernaufgaben
Rahmenbedingungen
– Ausstattung Unterrichtsräume
– Experimentiermaterial
• eigenes Zeitmanagement
UE Wärmelehre Klasse 9
Ein Beispiel
UE Wärmelehre Klasse 9
Ein Beispiel
•
•
•
•
•
•
•
•
mehrfach erprobt, wird ständig weiterentwickelt
gesteuert durch Aufgaben
Selbsteinschätzung, Selbstdiagnose, Beratungsgespräch
Lernwerkstatt, kooperatives Lernen, Plenum
Transparenz für Schülerinnen und Schüler:
Kompetenz wird bei jeder Aufgabe genannt
kein fragend-entwickelnder Unterricht
Stundenumfang: 43
Ausführliche Dokumentation der Unterrichtseinheit:
0b_UE_Waermelehre.doc
In Dokumentation befinden sich Links zum
Material
Kurzüberblick
UE Wärmelehre Klasse 9
Vertiefung einzelner Stunden
Auswahl der ausführlich
dargestellten Stunden und
Materialien
•
Präsentation folgender Beispiele:
–
–
–
•
Klimaerwärmung: Bewusstsein schaffen,
Lösungsmöglichkeiten diskutieren
Kooperatives Lernen: Hypothesen,
Schülerexperimente planen, durchführen,
auswerten, Experimentierreihen
Lernwerkstatt: individuelles Kompetenztraining
Bemerkung: in obigen Beispielen wird kein
Entropiebegriff benötigt
UE Wärmelehre Klasse 9 Grobstruktur
Einstieg: Klimaerwärmung:
1. Bewusstsein schaffen
2. Was können wir tun, um den Klimawandel zu stoppen?
→ Benötigen Grundkenntnisse über Wärmelehre
Grundkenntnisse Wärmelehre erarbeiten
Kompetenztraining:
• Umgang mit Formeln
• Umgang mit
Schaubildern
• Naturwissenschaftliche
Arbeitsweise
• Analogien
• Kommunikation
• Umgang mit Texte
Grundkenntnisse Wärmelehre:
• Entropie, Entropieerzeugung
• Absolute Temperaturskala
• Wirkungsgrad
• weitere Inhalte für individuelles
Kompetenztraining z. B.:
-Längenausdehnung
-Wärmekapazität
-Ideale Gasgleichung
-Wärmetransportarten
Abschluss: „Mit Wissen handeln“
Film-Projekt: Lösungsmöglichkeiten Klimaerwärmung finden und diskutieren
Überblick UE Wärmelehre 1/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
3h
Klimaschutz:
Zusammenhänge
zwischen lokalem
Handeln und
globalen
Auswirkungen
erkennen und
dieses Wissen für
ihr eigenes
verantwortungsbewusstes
Handeln einsetzen
Technische Entwicklungen und ihre Folgen:
natürlicher und anthropogener
Treibhauseffekt
Einstieg und Motivation Wärmelehre:
Folgen der Klimaerwärmung bewusst
machen
Teil 1:
• Moderationsmethode: Probleme unserer Zeit
Klimaerwärmung wirklich ein so großes Problem?
• Film-DVD: „Sechs Grad bis zur
Klimakatastrophe?“
• Einzelarbeit: Eindrücke und Fragen
Überblick UE Wärmelehre 1/12
Fortsetzung
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
Klimaschutz:
Zusammenhänge
zwischen lokalem
Handeln und
globalen
Auswirkungen
erkennen und
dieses Wissen für
ihr eigenes
verantwortungsbewusstes
Handeln einsetzen
Teil 2:
Was können wir tun, um den Klimawandel zu
stoppen?
Reflexion:
Lösen von
komplexen
Problemen
• Lehrervortrag: Strukturierung Klimawandel
stoppen
• Zeitungsartikel und Lehrervortrag:
Klimakonferenzen
Teil 3:
Einführung in das Online-StrategieComputerspiel „Energetika 2010“
• Zweiergruppen, Hausaufgabe: Energetika
Computerspiel Energetika
• Energetika im Auftrag von Bundesministerium für Bildung und
Forschung (BMBF) entwickelt.
• Entwickler beraten durch
– Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
– Forschungszentrum Jülich
• „Energetika ist ein Strategiespiel mit dem Kernthema Energiepolitik.
In einem fiktiven Zukunftsstaat muss der Spieler durch den Bau von
Kraftwerken, Forschung, Entwicklung und Informationspolitik für
einen umweltverträglichen aber auch sozial und ökonomisch
nachhaltigen Energiemix sorgen. Dabei müssen Ratschläge und
Sorgen von Bürgern und Fachleuten berücksichtigt sowie
langfristige Folgen des eigenen Handelns in die Entscheidungen mit
einbezogen werden. Das Spiel ist kostenlos und im Browser
spielbar. Explizit ist Energetika auch für den Einsatz im
Schulunterricht konzipiert. Spielergebnisse können gespeichert und
auch verglichen werden.“
(Zitat aus http://www.wir-ernten-was-wir-saeen.de/energiespielbestes)
Kurzüberblick UE Wärmelehre 2/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
2h
Analogien und
Strukturen:
Grundlegende
Symbole,
Einheiten und
Zusammenhänge
kennen
Wiederholung Strom-Antrieb-WiderstandsKonzept, Symbole, Größen, Einheiten
Hauptziel: Neues Gebiet der Wärmelehre in
Analogie erschließen
unbekannte
Analogien
erkennen
• Einzelarbeit: Selbsteinschätzung Symbole,
Größen, Einheiten, Analogien
• Ich-Du-Wir: Selbstdiagnose Symbole,
Größen, Einheiten, Analogien
• Hausaufgabe: Selbsteinschätzung
überprüfen, Vertiefung und individuelle
Förderung Symbole, Größen, Einheiten,
Analogien
• Ich-Du-Wir: Tabelle Strom-Antrieb-Widerstand
• Sammeln von Hypothesen zum Antrieb von
Entropieströmen
Kurzüberblick UE Wärmelehre 3/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
2h
Naturwissenschaftliche
Arbeitsweise anwenden:
Hypothese überprüfen:
Experimente planen,
durchführen, auswerten
(vorgegebenes Material)
Temperaturdifferenz als Antrieb
• Ich-Du-Wir: Schülerexperimente
Hypothesenüberprüfung
• Gestufte Hilfen zu Energieströme
bei Thermoelement mit Lüfter
• Lösung zu Energieströme bei
Thermoelement mit Lüfter
• Zusammenfassung durch Lehrer
• Fixierung
Überblick UE Wärmelehre 4/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
2h
Naturwissenschaftliche
Arbeitsweise anwenden:
Hypothesenbildung,
Hypothese überprüfen:
Experimente planen,
durchführen, auswerten
(vorgegebenes Material)
(Versuchsreihen)
Detaillierte Funktionsweise von
einfachen Wärmekraftmaschinen
Ausdehnung von Gasen,
Flüssigkeiten und Festkörpern bei
Temperaturerhöhung
Konvektion, Wärmeleitung,
Wärmestrahlung
Texte verstehen
• Lehrerexperiment: Seebeck-Effekt
• Ich-Du-Wir: Schülerexperimente
(Versuchsreihen)
• Zusammenfassung durch Lehrer
• Fixierung: Ausdehnung bei Erwärmung
• Hausaufgabe: Wärmetransport
Kurzüberblick UE Wärmelehre 5/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
1h
historische
Entwicklung
des
Temperaturbegriffs kennen
Thermometer, Temperaturskalen, Fixpunkte
• Besprechung Hausaufgabe Wärmetransport
• Ich-Du-Wir: Aufgabe: „verlorene Temperaturskala“
• Lehrervortrag: historische Entwicklung
Kurzüberblick UE Wärmelehre 6/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
2h
Umgang mit
Schaubildern
Weitere Eigenschaften der Entropie:
• Stoffmenge und Entropie
• Temperatur und Entropie
• Absolute Temperaturskala
Umgang mit
unbekannten
Formeln
funktionale
Zusammenhänge
erkennen
• Einzelarbeit: Selbsteinschätzung
Schaubilder, Formeln, funktionale
Zusammenhänge (Nr. 1)
• Ich-Du-Wir: Aufgaben Eigenschaften Entropie
Gestufte Hilfen zu den Aufgaben
• Lehrervortrag: Absolute Temperaturskala
• Ich-Du-Wir: Aufgaben Umrechnung
Temperaturskalen
• Hausaufgabe: Selbsteinschätzung überprüfen
(Nr. 2 und Nr. 3)
Überblick UE Wärmelehre 7/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
4h
Lernwerkstatt:
individuelles
Kompetenztraining
Technische Anwendungen und
Umweltphysik
Ausdehnung bei Temperaturerhöhung,
Wärmekapazität
Schaubilder, Tabellen
unbekannte Formeln
funktionale
Zusammenhänge
erkennen
Alltagsbezug
physikalischer
Phänomene
Texte verstehen
• Besprechung Hausaufgabe Überprüfung
Selbsteinschätzung
• Einzelarbeit: Aufgaben Kompetenztraining
Gestufte Hilfen für diese Aufgaben
Kurzüberblick UE Wärmelehre 8/12
Zeit
Kompetenzen
6h
Kommunikation:
physikalische Inhalte
adressatengerecht
präsentieren
Inhalte, Methoden und Materialien
Aufbau und Funktionsweise von
Wärmekraftmaschinen
Umweltschädigung durch
Wärmekraftmaschinen
Verbesserungsmöglichkeiten
Umweltschutz:
 Stirlingmotor
Zusammenhänge
 Zweitaktmotor (Benzin)
zwischen lokalem
 Viertaktmotor (Benzin)
Handeln und globalen
 Viertaktmotor (Diesel)
Auswirkungen
erkennen und dieses
 Hybridantrieb eines Autos
Wissen für ihr eigenes
 Geschichte der Dampfmaschine
verantwortungsbewusst  Gemeinsamkeiten von Kohle-, Gas- und
es Handeln einsetzen
Kernkraftwerken
Gruppenarbeit: Recherche (2h)
Präsentation und Diskussion (4h)
Kurzüberblick UE Wärmelehre 9/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
2h
Herleitung Wirkungsgrad
einer
idealen
Wärmekraftmaschine
nachvollziehen können
Wirkungsgrad einer idealen
Wärmekraftmaschine
Historische Entwicklung:
Sadi Carnot und der
Wirkungsgrad von
Wärmekraftmaschinen
Umgang mit Formeln
Lehrervortrag: Definition Wirkungsgrad
• Ich-Du-Wir: Schätzen Wirkungsgrade
Lösung: Wirkungsgrade
Beobachtung: Wirkungsgrad von Generator
und Elektromotor viel größer als von
Wärmekraftmaschinen
• Lehrervortag: Sadi Carnot
• Lehrervortrag: Herleitung Carnot’sche
Wirkungsgrad
• Einzelarbeit, Hausaufgabe: Berechnung
Carnot’sche Wirkungsgrade
Kurzüberblick UE Wärmelehre 10/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte und Methoden
3h
Fachkenntnisse
zur Entropie
anwenden und
erweitern
Entropieerzeugung, 2. Hauptsatz
Entropiezunahme bei Wärmeleitung
Wirkungsgrad realer Wärmekraftmaschinen
Energieentwertung
Umgang mit
Formeln
• Besprechung Hausaufgabe Carnot’sche
Wirkungsgrade
• Warum sind Carnot’sche Wirkungsgrade größer
als reale Wirkungsgrade?
• Aufgaben mit gestuften Hilfen
– Einzelarbeit: Aufgabe 1
– Ich-Du-Wir: Aufgaben 2, 3
– Zusammenfassung durch Lehrer
– Fixierung: Entropie kann erzeugt, aber nicht
vernichtet werden
– Ich-Du-Wir: Aufgaben 4, 5, 6
– Ich-Du-Wir: Aufgaben 7, 8, 9, 10
Kurzüberblick UE Wärmelehre 11/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte und Methoden
30
min
Kommunikation:
physikalische Inhalte
adressatengerecht
präsentieren
Energetika:
Erfolgreiche Strategien zur
Energiewende
Umweltschutz:
Zusammenhänge zwischen
lokalem Handeln und globalen
Auswirkungen erkennen und
dieses Wissen für ihr eigenes
verantwortungsbewusstes
Handeln einsetzen
Reflexion:
Lösen von komplexen
Problemen
• Siegerehrung
(Urkunden: Gold, Silber, Bronze)
• Siegergruppen präsentieren
Strategien
• Diskussion:
– Wie realistisch ist dies?
– Was geschieht momentan in
Deutschland?
– Was sollte die Bundesregierung
unternehmen?
Überblick UE Wärmelehre 12/12
Zeit
Kompetenzen
Inhalte, Methoden und Materialien
6h
bis
8h
„Mit Wissen handeln“:
komplexe Fragestellungen unter
physikalischen Gesichtspunkten
bearbeiten
Erstellung einer
Wissenschaftssendung (Ratgeber)
zum Thema: „Wie können wir den
Klimawandel stoppen?“
Umweltschutz:
Zusammenhänge zwischen
lokalem Handeln und globalen
Auswirkungen erkennen und
dieses Wissen für ihr eigenes
verantwortungsbewusstes
Handeln einsetzen
Kommunikation:
physikalische Inhalte
adressatengerecht präsentieren
Projektarbeit
Beispiele für Themenfelder
Präsentation am Schulfest
Projekt
Wie können wir den Klimawandel stoppen?
Falls Projekt zu zeitaufwendig, könnte
folgende Reduktionen durchführen:
• Vorgabe einer Liste von Energieeinsparmöglichkeiten
• Einschränkung der Themenvielfalt, gestufte Hilfen
• Kooperation mit NwT: „Ernährung und Gesundheit“
– NwT: beim Kochen werden Energie- bzw. Leistungsmessungen
durchgeführt
– Physik: Auswertung der Messwerte
• Messungen (teilweise) zuhause durchführen
• auf Filmaufnahmen verzichten, Posterpräsentation
Gleichwertige Feststellung
von Schülerleistungen (GFS)
Klimaschutz und Ressourcen
GFS Klimaschutz und Ressourcen
Beispiel: interessante Romane
Reflexion: Klimaschutz, Ressourcen
• Andreas Eschbach: „Eine Billion Dollar“
„John Salvatore Fontanelli ist ein armer Schlucker, bis er eine
unglaubliche Erbschaft macht: ein Vermögen, das ein entfernter
Vorfahr im 16. Jahrhundert hinterlassen hat und das durch Zins
und Zinseszins in fast 500 Jahren auf über eine Billion Dollar
angewachsen ist. Der Erbe dieses Vermögens, so heißt es im
Testament, werde einst der Menschheit die verlorene Zukunft
wiedergeben. John tritt das Erbe an. Er legt sich Leibwächter zu,
verhandelt mit Ministern und Kardinälen. Die schönsten Frauen
liegen ihm zu Füßen. Aber kann er noch jemandem trauen? Und
dann erhält er einen Anruf von einem geheimnisvollen Fremden,
der zu wissen behauptet, was es mit dem Erbe auf sich hat ... „
Einsatz im Unterricht: ideal ab Klasse 10
GFS Klimaschutz und Ressourcen
Beispiel: interessante Romane
Reflexion: Klimaschutz, Ressourcen
• Andreas Eschbach: „Ausgebrannt“
„Die Menschheit steht vor ihrer größten
Herausforderung: Das Ende des Erdölzeitalters steht
bevor! Als in Saudi-Arabien das größte Ölfeld der Welt
versiegt, kommt es weltweit zu Unruhen. Bahnt sich
tatsächlich das Ende unserer Zivilisation an? Nur Markus
Westermann glaubt an ein Wunder. Er glaubt, eine
Methode zu kennen, wie man noch Öl finden kann. Viel
Öl. Doch der Schein trügt.“
Einsatz im Unterricht: ideal ab Klasse 10
Wie kann in Klasse 9
Verantwortung für den eigenen
Lernprozess an die Schülerinnen
und Schüler bewusst übergeben
werden?
Bewusste Übergabe der
Verantwortung in Klasse 9
Vorgehen:
• Falls möglich individualisierter Unterricht
gleichzeitig in mehreren Fächern
• Elternabend zur ausführlichen Information:
Ziele, neue Rollen, Durchführung
• ausführliche Information SuS:
Ziele, neue Rollen, Durchführung
Bewusste Übergabe der
Verantwortung in Klasse 9
Übergabe der Verantwortung nur in ersten kleinen
Schritten:
– Wiederholung von Grundlagen (Größen, Symbole, Einheiten,
Analogien): Lehrer stellt Selbstlernmaterial zur Verfügung.
Umsetzung in Verantwortung SuS
– Kompetenztraining: Schaubilder, Tabellen, unbekannte Formeln,
funktionale Zusammenhänge, Alltagsbezug physikalischer
Phänomene in Verantwortung SuS
– Gestufte Hilfen werden sofort vollständig ausgeteilt
Verantwortung bei SuS
– Nacharbeit von neuen Fachinhalten weiterhin von Lehrer
eingefordert und geprüft
Wichtig: Deutliche Bewusstmachung der Zuständigkeiten!
Beratungsgespräche mit
Zielvereinbarungen
Beispiel Klasse 9
Schuljahr 2011/2012
Beratungsgespräche
Beispiel Klasse 9 (2011/2012)
• Planung:
– Termin nach 1. Klassenarbeit (E-Lehre)
– Termin zu Beginn UE Wärmelehre (2. Halbjahr)
– verpflichtendes Angebot für SuS, die in
1. Klassenarbeit schlechter als 4
– freiwilliges Angebot für alle anderen SuS
– nachmittags unterrichtsfreie Zeit
– Eltern sind ebenfalls dazu eingeladen
– Zeitraster: pro Schüler(in) 20 Minuten Beratungszeit
– SuS tragen sich in Zeitraster ein
Beratungsgespräche
Beispiel Klasse 9 (2011/2012)
• Vorbereitung: SuS füllen zuhause einen
Vorbereitungsbogen aus
• Grundlage für das Beratungsgespräch:
– letzte Klassenarbeit (als Diagnoseinstrument)
– ausgefüllter Vorbereitungsbogen
• Ziele:
–
–
–
–
Selbsteinschätzung Schüler(in) verbessern
Kompetenzen: Stärken und Schwächen erkennen
Verbesserungsmöglichkeiten analysieren
Zielvereinbarung treffen
• Ergebnisse:
– viele freiwillige Schülerinnen und Schüler
– wenige Eltern
– wird von SuS gerne angenommen
Beratungsgespräche
Beispiel Klasse 9 (2011/2012)
Probleme:
• für Lehrer sehr zeitaufwendig
• nicht leistbar für mehrere Klassen
• ein Beratungsgespräch pro Jahr ist zu
wenig
Benötige andere Vorgehensweise!
Ausblick
Fortsetzung Wärmelehre
in Klasse 10
und der Kursstufe
Wärmelehre in Klasse 10
• keine gesonderte Einheit Wärmelehre
• In der Unterrichtseinheit Mechanik in
Zusammenhang mit Energie und Reibung:
Entropieerzeugung:
• In Klasse 9:
– Entropieströme
– Entropieerzeugung ohne Formel
• In Klasse 10 „Plausibilitätsbetrachtung“ zu
notwendig
Wärmelehre in Klasse 10
• In Klasse 9 Entropie mit zugehörigem Energiestrom:
• Nun Verallgemeinerung für nicht konstante Stromstärken:
• Einsetzen in
• Multiplikation mit
Strömt die Entropiemenge
bei der Temperatur
mit sich.
dann transportiert sie die Energiemenge
Wärmelehre in Klasse 10
Beispiel: Entropieerzeugung beim Abbremsen eines
Fahrrads
• Entropie wird in Bremse erzeugt (Bremse erwärmt sich)
• Energie wird von Impuls abgeladen
und strömt mit Entropie in die Umgebung
• Da hierbei ein Temperaturunterschied vorhanden ist, wird
bei diesem Vorgang noch mehr Entropie erzeugt
• Nach hinreichend langer Wartezeit hat sich die Bremse abgekühlt
• Die Energie strömt nun mit der gesamten erzeugten
Entropie mit nahezu Umgebungstemperatur
• Es gilt:
• Wenn kein Temperaturunterschied mehr vorhanden ist, kommt der
Entropie- und Energiestrom zum Erliegen. Energie und Entropie
haben sich gleichmäßig auf die Umgebung verteilt.
Wärmelehre in Klasse 10
Falls vor und nach der Entropieerzeugung die
Umgebungstemperatur (nahezu) gleich ist, gilt nach
genügend langer Wartezeit die Beziehung:
erzeugte Entropiemenge:
Umgebungstemperatur:
dissipierte Energiemenge:
Wärmelehre in der Kursstufe
Beispiele Entropieerzeugung :
• gedämpfte mechanische Schwingungen
• gedämpfte elektromagnetische Schwingungen
• Entladevorgang eines Kondensators über einen
Widerstand
• Parallelschaltung eines geladenen und eines
ungeladenen Kondensators mit gleicher
Kapazität
Siehe Musteraufgaben ZPG II:
http://lehrerfortbildungbw.de/faecher/physik/gym/fb2/modul1/1_vor/3_aufgaben/
Arbeitsaufträge
Gruppenarbeit
Kolleginnen und Kollegen
Arbeitsaufträge Gruppenarbeit
Kolleginnen und Kollegen
Gruppenthemen:
1. Erfahrungsaustausch Individualisierung:
•
•
•
Nutzung der Poolstunde für individuelle Förderung
Klassenstufe 5/6?
Wie könnte Individualisierung in eigener
Fachschaft/Schule voranbringen?
Wie könnte folgende Probleme lösen?
-
Zeit für Beratungsgespräche (Zielvereinbarungen)
Material Lernwerkstatt: Aufgaben mit gestuften Hilfen
Material für Diagnose und Selbstdiagnose
Arbeitsaufträge Gruppenarbeit
Kolleginnen und Kollegen
2. Ideensammlung: Experimente, Projekte und
Tipps zum Thema Umweltschutz:
•
•
Geeignete Tipps (Hilfen) für die Schülergruppen
während der Projektarbeit: Erstellung einer
Wissenschaftssendung (Ratgeber) zum Thema:
„Wie können wir den Klimawandel stoppen?“
Anregungen für interessante Schülerexperimente
und Projekte zum Thema Umweltschutz in Physik
Klasse 9/10
Arbeitsaufträge Gruppenarbeit
Kolleginnen und Kollegen
3. Fachmethodenordner Physik Gymnasium
Spaichingen überarbeiten:
•
•
Verbesserungs- und Erweiterungsvorschläge
eventuell Abgleich mit Mustercurricula,
Bildungsplan BW und KMK-Standards
Mögliches Programm
für Lehrerfortbildung
Programm Lehrerfortbildung
1.
2.
3.
4.
5.
Präsentation: „Auf dem Weg zum
kompetenzorientierten und individualisierten Unterricht
im Fach Physik“
Präsentation: Umsetzung UE Wärmelehre 9/10
Marktplatz Wärmelehre (Experimente, Poster)
Fragerunde zur Unterrichtseinheit
Gruppenarbeit (3 Gruppen)
a)
b)
c)
6.
Erfahrungsaustausch Individualisierung
Umweltschutz: Experimente/Projekte
Fachmethodenordner überarbeiten
Vorstellung und Diskussion der Gruppenergebnisse

Herunterladen