Auslegung und Konzeption eines Experimentierbaukastens

Inhaltsverzeichnis

• 1 Einleitung
  • 1.1 Zielsetzung der Arbeit
  • 1.2 Relevanz der Arbeit
  • 1.3 Zielgruppe der Arbeit
• 2 Motivation der Arbeit
  • 2.1 MINT Stand in Deutschland
  • 2.2 MINT Tendenz in Deutschland
    • 2.2.1 Ersatzrate bei Ingenieuren
    • 2.2.2 Schulische Ursachen
    • 2.2.3 MINT - Maßnahmen in Deutschland
• 3 Grundlagen - Experimentierkasten
  • 3.1 Experimentierkasten – Definition
  • 3.2 Experimentierkasten – Klassifikation
    • 3.2.1 Forschungsexperiment
  • 3.3 Experimentierkasten - Aufbau
  • 3.4 Experimentierkasten – Merkmale
    • 3.4.1 Erschließung des theoretischen Umfeldes
    • 3.4.2 Erschließung des experimentellen Umfeldes
    • 3.4.3 Anforderungsschwierigkeit des Experiments
    • 3.4.4 Auswertung der Experimente
    • 3.4.5 Regeln und Sicherheitsanweisungen beim Experimentierbaukasten
  • 3.5 Experimentierkasten – Wirksamkeit
    • 3.5.1 Inhaltliche Dimension
    • 3.5.2 Ziel Dimension
    • 3.5.3 Prozess- Dimension
    • 3.5.4 Institutionelle Dimension
    • 3.5.5 Experimentierkasten – Fazit
• 4 Marktanalyse der Experimentierkästen
  • 4.1 Strukturmerkmale der Experimente
    • 4.1.1 Strukturqualität
    • 4.1.2 Differenziertheit
    • 4.1.3 Funktionalität
    • 4.1.4 Belastbarkeit und Funktionssicherheit
    • 4.1.5 Begleitmaterial (Handbuch)
  • 4.2 Analyse der Experimentierkästen
    • 4.2.1 Untersuchung auf den Inhalt der Experimentierkästen
    • 4.2.2 Untersuchung auf die Strukturmerkmale
    • 4.2.3 Fazit der Untersuchung der Experimentierkästen
  • 4.3 Analyse der Handbücher der Experimentierkästen
    • 4.3.1 Behandelte Phänomene
    • 4.3.2 Zugrundeliegende Informationen
    • 4.3.3 Reihenfolge der Phänomene
    • 4.3.4 Anschaulichkeit der Phänomene
    • 4.3.5 Altersabhängigkeit bzw. Altersanspruch
    • 4.3.6 Fazit der Untersuchung der Handbücher
• 5 Einführung - Science in the Box
  • 5.1 Motivation für die regenerativen Energien
    • 5.1.1 Klimaveränderung
    • 5.1.2 Ressourcenverknappung
  • 5.2 Die Sonne
    • 5.2.1 Der Photovoltaikeffekt
  • 5.3 Die Solarzelle
    • 5.3.1 Geschichte der Solarzelle
    • 5.3.2 Funktionsweise einer Solarzelle
  • 5.4 Solarzellentypen
    • 5.4.1 Monokristalline Solarzellen
    • 5.4.2 Polykristalline Solarzellen
    • 5.4.3 Galliumarsenid Solarzellen
    • 5.4.4 Zusammenstellung der Solarzellen
    • 5.4.5 Photovoltaikzelle in der Hausinstallation
    • 5.4.6 Einspeisung der Solarenergie
      • 5.4.6.1 Öffentliches Netz
      • 5.4.6.2 Inselbetrieb
    • 5.4.7 Einsatzmöglichkeiten
• 6 Betrachtung der Photovoltaikenergie
  • 6.1.1 Vorwort
  • 6.1.2 Sicherheitshinweise
  • 6.1.3 Beim Experimentieren beachten
  • 6.1.4 Hilfsmittel beim Experimentieren
  • 6.1.5 1. Versuch - Lichtspektrum
  • 6.1.6 2. Versuch - Lichtfilter
  • 6.1.7 3. Versuch - Reihenschaltung der Solarzellen
  • 6.1.8 4. Versuch - Parallelschaltung der Solarzellen
  • 6.1.9 5. Versuch - Zellabschattung Grundlagen
  • 6.1.10 6. Versuch - Zellabschattung Reihenschaltung
  • 6.1.11 7. Versuch - Zellabschattung Bypassdiode
  • 6.1.12 8. Versuch - Horizontale Aufstellung der Solarzelle
  • 6.1.13 9. Versuch - Vertikale Aufstellung der Solarzelle
  • 6.1.14 10. Versuch - Temperatureinfluss auf die Solarzelle
• 7 Auswertung - Science in the Box
  • 7.1 Kosten - Einzeln
  • 7.2 Kosten - Komponenten
  • 7.3 Bezugsquellen
  • 7.4 Internetseiten
  • 7.5 Evaluation - Science in the Box
    • 7.5.1 Bewertung der einzelnen Phänomene
    • 7.5.2 Bewertung der Steigerung der Motivation und Neugierde
    • 7.5.3 Bewertung des Interesses am Experimentieren
    • 7.5.4 Befragung zu jedem Experimentierversuch
• 8 Fazit der Arbeit
• 9 Glossar
• 10. Abbildungsverzeichnis
• 11. Tabellenverzeichnis

Zielsetzung und Themenschwerpunkte

Diese Studienarbeit befasst sich mit der Auslegung und Konzeption eines Experimentierbaukastens, der sich mit dem Thema der regenerativen Energien, insbesondere der Photovoltaik, auseinandersetzt. Das Ziel ist es, einen Experimentierbaukasten zu entwickeln, der Schülern und Studenten die Funktionsweise der Solarzellen und die Nutzung der Sonnenenergie auf anschauliche und praxisnahe Weise vermittelt.

• Motivation für regenerative Energien, insbesondere Photovoltaik
• Funktionsweise von Solarzellen und Photovoltaik
• Entwicklung eines Experimentierbaukastens zum Thema Photovoltaik
• Didaktische Konzeption und Auswertung des Experimentierbaukastens
• Potenzial des Experimentierbaukastens für die MINT-Bildung

Zusammenfassung der Kapitel

Die Einleitung präsentiert die Zielsetzung, Relevanz und Zielgruppe der Arbeit. Kapitel 2 beleuchtet die aktuelle Situation der MINT-Bildung in Deutschland und die Notwendigkeit, die Motivation für naturwissenschaftliche Themen zu fördern. Kapitel 3 definiert den Begriff des Experimentierbaukastens und klassifiziert verschiedene Typen. Es werden wichtige Merkmale und Anforderungen an Experimentierkästen sowie deren Wirksamkeit diskutiert.

Kapitel 4 analysiert den Markt der Experimentierkästen hinsichtlich Strukturmerkmale, Inhalt und Handbücher. Kapitel 5 führt in das Thema der regenerativen Energien und insbesondere in die Funktionsweise der Photovoltaik ein. Kapitel 6 beschreibt die einzelnen Experimente, die im entwickelten Experimentierbaukasten "Science in the Box" enthalten sind.

Kapitel 7 evaluiert den Experimentierbaukasten "Science in the Box" hinsichtlich seiner didaktischen Wirksamkeit und seines Potenzials für die Steigerung der Motivation und des Interesses am Experimentieren.

Schlüsselwörter

Experimentierkasten, Photovoltaik, regenerative Energien, MINT-Bildung, Didaktik, Evaluation, Motivation, Neugierde, Solarzellen, Sonnenenergie, Science in the Box.