Physik in Schule und Alltag

Guter Physikunterricht soll

Die Umsetzung durch mein PiSA-Skript

Übersichtlich gegliedert sein. Es soll erkennbar sein, was wichtig und was unwichtig ist.

Alle Blätter haben eine einheitliche Struktur mit einer Gliederung am linken Rand, einer Eingangsfrage, die dem Alltag der Schüler entstammt, rot umrahmten Merkregeln und am Ende grün umrahmten Hausaufgaben.

Schülerversuche enthalten

Wo immer es möglich ist, werden sowohl im Unterricht als auch als Hausaufgabe Schülerversuche durchgeführt. Dies geschieht meist mit "Hausmittelchen". Nur in der Elektrizitätslehre kommt ein Experimentierkasten aus der Physiksammlung zum Einsatz mit einfachem Netzgerät und Multimeter zum Einsatz. Die Verwendung von Alltagsgegenständen ist  zum einen eine Folge der mangelhaften Ausstattung vieler Schulen mit Material zur Durchführung von Schülerversuchen, aber andererseits auch gewollt, da sich so die Forderung nach Lebensnähe und Einbindung des Alltags der Schüler umsetzen lässt.

Umgang mit Geräten und Experimenten vermitteln (Messen!)

In den Klassen 7 und 9 wird die Elektrizitätslehre durchgängig mit Hilfe von Schülerversuchen behandelt. In meinem PiSA-Skript ist dabei sowohl die Handhabung des Multimeters als auch der sachgerechte Umgang mit dem Netzgerät und dem Knopf zur Stromstärkebegrenzung ausführlich beschrieben.

Verständlich sein

Ich bin ein ausgesprochener Befürworter des Prinzips Qualität (Verständnis) vor Quantität (Rechenaufgaben). Rechenaufgaben machen erst dann Sinn, wenn das zugehörige Phänomen verstanden ist und der Schüler die Aufgabe qualitativ lösen kann. Rechenaufgaben, die man lösen kann ohne das zugehörige Modell verstanden zu haben sind sinnlos. Ein exaktes Verwenden der Fachsprache ist allerdings unumgänglich, um sich von dem (meist falschen) intuitiven Vorwissen der Schüler abzugrenzen.

Ein hohes Niveau bieten

Offene Fragestellungen wie z.B. "Wie hoch kann ein Stabhochspringer springen?" oder "Wie viel nimmt man bei einer Bergtour ab?" erfordern von den Schülern komplexes physikalisches Denken und nicht stures Formelrechnen. Hier finden sie Beispiellösungen, wie ich sie an einem sprachlichen Gymnasium mit 2-stündigem Physikunterricht behandle.

Immer wieder sind ins Skript sowohl anspruchsvolle Themen eingestreut, die weit über den Lehrplanstoff hinausgehen (z.B. Besonderheiten des Erdmagnetfeldes in der Mittelstufe oder zum Instrumentenbau in der Oberstufe), als auch Seiten, die die typische Arbeitsweise der Physik vorstellen. So wird z.B. ausgiebig mit Proportionalitäten argumentiert. Also z.B. im Kapitel "Arbeit und Energie":

Um einen Körper auf die doppelte Geschwindigkeit zu bringen wird die vierfache Energiemenge benötigt, da die Bewegungsenergie proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit ist.

Oder in der Wärmelehre:

Kleine Tiere müssen im Verhältnis zu ihrem Körpergewicht viel mehr fressen als große, da ein in allen Dimensionen halb so großes Tier nur ein Achtel der Masse des großen hat, jedoch nur ein Viertel des Wärmeverlustes, da dieser hauptsächlich über die Oberfläche des Tieres erfolgt.

Die Schüler zum Verstehen von Physik bringen

s. "Verständlich sein"

Spaß machen

Dadurch, dass die Schüler nicht mitschreiben müssen, bleibt mehr Raum für Diskussionen und Schülerexperimente, Dinge, die Schülern mehr Spaß machen als zu schreiben. Der Lehrer hat außerdem mehr Zeit auf Schülerfragen einzugehen. Man kann Kurioses und Interessantes aus dem Lebensalltag der Schüler diskutieren, wofür sonst wenig Zeit bleibt.

Da die Schüler zu Hause nicht stumpfsinnig abschreiben müssen, können Hausaufgaben gestellt werden, die mehr Spaß machen, wie z.B. ein Schülerexperiment oder eine Internetrecherche.

Verständnis von Alltagsphänomenen verbessern

Alltagsfragen sind fast durchweg die Aufhänger für jedes Kapitel meines Pisa-Skriptes.

Interessant sein

Die Eingangsfrage zu jedem Thema meines PiSA-Skriptes ist eine Frage aus dem Alltag der Schüler, dem Sport oder steht in Bezug zum menschlichen Körper. Beispiele:

"Warum klappern die Gläser auf dem Klavier?" (Schwingungen und Wellen, Klasse 11)

"Warum tut sich der Fakir nicht weh?" (Druck, Klasse 8) oder

"Warum ist der Himmel blau und die Sonne gelb?"

"Berechnung des Spritverbrauchs eines Autos" (Wiederholung Mechanik in Klasse 10)

Auch weltanschauliche Fragen wie z.B. zum Laplaceschen Dämon in der Oberstufe oder danach welche Art von Fragestellung überhaupt ins Reich der Physik und der Naturwissenschaften insgesamt gehören, werden immer wieder aufgegriffen.

Darüber hinaus werden zu jeder sich bietenden Gelegenheit Schülerexperimente mit einfachen Mitteln aus dem Alltag durchgeführt.

Nicht zu wichtig genommen werden (Physik ist kein Hauptfach)

Da die Schüler nicht mitschreiben müssen, fällt es leicht auch einmal auf schriftliche Hausaufgaben verzichten, ohne dass Heftlücken entstehen. Das schriftliche Rechnen ist zweitrangig, die Phänomene (mündliches Arbeiten) stehen im Vordergrund.

Keine Anhäufung von unverstandenen Fachausdrücken und Faktenwissen sein

Das Arbeiten mit Modellen steht im Vordergrund, Spezialeffekte stehen zurück. Beim Arbeiten mit den Modellen wird jedoch auf die korrekte Verwendung einer begrenzten Zahl von Fachausdrücken großer Wert gelegt.

Nicht zum Auswendiglernen führen

Das auswendig zu Lernende wird auf das allernotwendigste beschränkt. Das wirklich auswendig zu Wissende aus der gesamten Mittelstufe steht auf einem einzigen Formelblatt. Ich erkläre den Schülern, dass sogar auf diesem Blatt vieles redundant ist (z.B. Einheit und Formel). Von diesem Formelblatt erwarte ich allerdings, dass es die Schüler bis zum jeweils aktuellen Stoff auswendig können.

Keine Angst machen

Ich frage das Formelblatt mehrmals pro Halbjahr ab. Auf diese Weise haben auch Schüler durch Auswendiglernen eine Chance, die weniger begabt für Naturwissenschaften sind.

 Bekanntlich sind Mathematiklücken aus früheren Klassen schwer zu beheben. Immer wieder gibt es Schüler, die zwar gut qualitativ argumentieren können, aber am Umstellen einer Gleichung scheitern. Dies ist zwar bedauerlich, sollte aber dennoch nicht dazu führen, dass der betreffende Schüler ausschließlich "rote" Noten hat,

Nicht lebensfern sein

Da sich das ganze PiSA-Skript am Alltag der Schüler orientiert und auch viele Fragestellungen rund um den menschlichen Körper aufgreift, wird der Physikunterricht automatisch lebensnah, Solche Fragen sind z.B.: "Wie viel nimmt man bei einer Bergtour ab?" oder "Was kann ein Mensch leisten?"