Technische Experimente zur Untersuchung der elektrischen Eigenschaften von Solarzellen

Inhaltsverzeichnis

EINLEITUNG

I. VORÜBERLEGUNGEN

1. PROBLEMSTELLUNG

2. DAS UNTERRICHTSVERFAHREN „TECHNISCHES EXPERIMENT“

2.1 Allgemeine Grundlagen

2.2 Arten von Experimenten

2. 3 Planung und Ablauf von Experimenten im Technikunterricht

II. BESCHREIBUNG DES EXPERIMENTIERBOARDS „EXPESOLA“

1. ENTWICKLUNG UND BAU

2. FUNKTION

III. PLANUNG DER UNTERRICHTSEINHEIT

1. ÜBERSICHT DER UNTERRICHTSEINHEIT

2. BESCHREIBUNG DER LERNGRUPPE

3. SACHANALYSE

3.1 Abhängigkeit der Leistung einer Solarzelle von der Beleuchtungsstärke

3.2 Abhängigkeit der Leistung einer Solarzelle vom Einfallwinkel der Lichtstrahlen

3.3 Reihen‐ Parallelschaltung von Solarzellen

3.4 Spannungs‐ und Stromstärkemessungen an der Solarzelle

4. DIDAKTISCHE ANALYSE

IV. DURCHFÜHRUNG DER UNTERRICHTSSEQUENZ

1. BEISPIELSTUNDE

1.1 Methodische Analyse

1.2 Geplanter Unterrichtsverlauf

1.3 Reflektion der 1. Unterrichtsstunde

2. BEISPIELSTUNDE

2.1 Methodische Analyse

2. 2 Geplanter Unterrichtsverlauf

2.3 Reflektion der 2. Unterrichtsstunde

3. BEISPIELSTUNDE

3.1 Methodische Analyse

3.2 Geplanter Unterrichtsverlauf

3.3 Reflektion der 3. Unterrichtsstunde

4. BEISPIELSTUNDE

4.1 Methodische Analyse

4.2 Geplanter Unterrichtsverlauf

4.3 Reflektion der Unterrichtsstunde

V. SCHLUSSBETRACHTUNG

VII. ANHANG

ARBEITSBLÄTTER

F O T O D O K U M E N T A T I O N

Zielsetzung & Themen

Diese Arbeit untersucht, inwiefern Schüler der 9. Klasse an einer Hauptschule durch den Einsatz des selbst entwickelten Experimentierboards „EXPESOLA“ im Rahmen eines handlungs- und problemorientierten Unterrichts die elektrischen Eigenschaften von Solarzellen eigenständig erarbeiten können.

• Methodische Grundlagen des technischen Experimentes im Unterricht.
• Konstruktion und Funktion des Experimentierboards „EXPESOLA“.
• Analyse der elektrischen Eigenschaften von Solarzellen (Leistungsabhängigkeit von Beleuchtungsstärke und Einfallswinkel).
• Experimentelle Untersuchung von Reihen- und Parallelschaltungen von Solarzellen.
• Planung und Reflexion handlungsorientierter Unterrichtsstunden.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

EINLEITUNG: Die Arbeit beleuchtet die Notwendigkeit regenerativer Energien und das Ziel, Schülern durch handlungsorientierte Experimente elektrische Eigenschaften von Solarzellen mittels eines selbstentwickelten Boards näherzubringen.

I. VORÜBERLEGUNGEN: Es wird die Problemstellung der Unterrichtsplanung im Fach Technik erörtert und die Methode des „Technischen Experiments“ sowie deren Bedeutung für die Aktivierung von Schülern theoretisch fundiert.

II. BESCHREIBUNG DES EXPERIMENTIERBOARDS „EXPESOLA“: Dieses Kapitel erläutert die Beweggründe für die Eigenentwicklung des Boards, den konstruktiven Aufbau sowie dessen vielseitige Funktionsweise für den Unterrichtseinsatz.

III. PLANUNG DER UNTERRICHTSEINHEIT: Hier erfolgt eine Übersicht über die gesamte Unterrichtssequenz, die detaillierte Beschreibung der Lerngruppe sowie eine fachwissenschaftliche Sachanalyse zu den elektrischen Parametern von Solarzellen.

IV. DURCHFÜHRUNG DER UNTERRICHTSSEQUENZ: In diesem Kapitel werden vier konkrete Beispielstunden in Methodik, Ablauf und ausführlicher Reflexion dargestellt, um den Lernprozess transparent zu machen.

V. SCHLUSSBETRACHTUNG: Der Autor reflektiert das Unterrichtsverfahren und den Erfolg des Experimentierboards, zieht Bilanz zum Lernerfolg und gibt Ausblicke auf eine mögliche Weiterentwicklung des Systems.

Schlüsselwörter

Solarzelle, Technikunterricht, Technisches Experiment, Photovoltaik, EXPESOLA, Reihenschaltung, Parallelschaltung, Elektrotechnik, Unterrichtsplanung, Handlungsorientierung, Problemorientierung, Kurzschlussstrom, Leerlaufspannung, Halbleiter, Regenerative Energien

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption und dem praktischen Einsatz eines selbst entwickelten Experimentierboards zur Vermittlung elektrischer Eigenschaften von Solarzellen im Technikunterricht der 9. Klasse.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die zentralen Felder sind die Funktionsweise von Solarzellen, die Elektrotechnik, der methodische Einsatz von Experimenten im Technikunterricht sowie die handlungsorientierte Unterrichtsgestaltung.

Was ist das primäre Ziel oder die Forschungsfrage?

Die zentrale Forschungsfrage lautet, inwiefern sich Schüler mithilfe des Experimentierboards „EXPESOLA“ unter Beachtung handlungs- und problemorientierter Prinzipien elektrische Eigenschaften der Solarzelle selbstständig erarbeiten können.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Die Arbeit nutzt die Methode des technischen Experiments, die in Phasen wie Problemstellung, Hypothesenbildung, Versuchsaufbau und Auswertung strukturiert ist.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil umfasst die detaillierte Planung und Durchführung von vier Unterrichtsstunden, in denen spezifische Eigenschaften wie Stromstärke- und Spannungsabhängigkeit bei Solarzellen praktisch untersucht werden.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Begriffe sind Solarzelle, Technikunterricht, Technisches Experiment, Photovoltaik, EXPESOLA, Reihen- und Parallelschaltung sowie handlungsorientiertes Lernen.

Warum wurde das Experimentierboard „EXPESOLA“ eigenständig entwickelt?

Da bestehende Versuchseinheiten die speziellen didaktischen und technischen Anforderungen an eine einfache, kostengünstige und übersichtliche Handhabung für den Schulalltag nicht vollumfänglich erfüllten, wurde eine eigene Lösung entwickelt.

Welche Rolle spielt das „Hausmodell“ im Unterricht?

Das Hausmodell dient als motivierender Einstieg, um Alltagsbezüge zur Solartechnik herzustellen und das Interesse der Schüler durch Beobachtungen und Vermutungen zu wecken.

Wie werden leistungsschwächere Schüler unterstützt?

Dies geschieht durch differenzierte Hilfestellungen (z.B. Hilfe-Karten, Lückentexte), die gezielte Partnerarbeit und die aktive Unterstützung durch die Lehrperson, um eine Teilhabe am Lernprozess zu gewährleisten.

Welche Schlussfolgerung zieht der Autor für den weiteren Unterricht?

Der Autor betont, dass das Experimentiersystem als Medium eingebettet in einen methodischen Mix aus verschiedenen Sozialformen und alltagsnahen Situationen am besten funktioniert, um die Trennung zwischen Schule und Leben aufzuheben.