Bachelorarbeit, 2020
42 Seiten, Note: 1,6
1. Einleitung
2. Darstellung der existierenden Experimentieranordnung
3. Theoretische Erarbeitung der Naturphänomene Licht und Schatten
3.1 Was ist Licht?
3.2 Das sichtbare Licht
3.3 Was ist Schatten?
3.3.1 Die Entstehung von Kernschatten und Halbschatten
3.3.2 Mondfinsternis und Sonnenfinsternis als Beispiele für Kernschatten und Halbschatten
3.4 Die Entstehung von Tag und Nacht
4. Didaktische Erarbeitung der Naturphänomene Licht und Schatten
4.1 Klärung der experimentellen Methode
4.1.1 Die Phasen eines Experiments
4.1.2 Einführung der experimentellen Methode im Sachunterricht
4.2 Aussagen des Perspektivrahmens Sachunterricht zur Anwendung der experimentellen Methode
4.3 Aussagen des Rahmenlehrplans Berlin-Brandenburg zur Anwendung der experimentellen Methode
5. Evaluation der Experimentieranordnung zum Phänomenkreis Licht und Schatten
5.1 Die Methode der Evaluation
5.2 Darstellung der Kriterien
5.3 Evaluation der Experimentieranordnung
5.3.1 Berücksichtigung der fachlichen Inhalte
5.3.2 Berücksichtigung der didaktischen Inhalte
5.3.3 Berücksichtigung der methodischen Inhalte
5.4 Optimierungsvorschläge
6. Fazit
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist die fachwissenschaftliche Aufarbeitung des Phänomenkreises Licht und Schatten, insbesondere der Kern- und Halbschattenbildung, sowie die kritische Evaluation und didaktische Optimierung einer bestehenden universitären Experimentieranordnung für den Sachunterricht.
3.1 Was ist Licht?
Licht ist eine elektromagnetische Welle und besteht somit aus elektrischen und magnetischen Feldern, die sich gegenseitig erzeugen und sich so im Raum (Medium) durch Schwingungen ausbreiten (vgl. Tipler et. al 2019, S.1030). Die Ausbreitung dieser Wellen erfolgt stets gradlinig von einer bestimmten Lichtquelle (natürliche Lichtquelle oder künstliche Lichtquelle) ausgehend. Die gradlinige Ausbreitung wird häufig auch als Ausbreitung durch Strahlen bezeichnet, wodurch der Gebrauch der Bezeichnung Lichtstrahlen legitimiert werden kann (vgl. Tipler et. al 2019, S.1031).
Die Lichtquelle bezeichnet dabei den Ursprung der Lichtstrahlen. Diese kann, wie oben bereits erwähnt, natürlich sein oder künstlich. So ist die Sonne die wohl bekannteste natürliche Lichtquelle der Erde. Unter künstlichen Lichtquellen wiederum versteht man Lampen oder Kerzen. Die natürlichen und künstlichen Lichtquellen erzeugen selbstständig Licht. Es gibt allerdings auch sichtbare Gegenstände, die das Licht einfach reflektieren, wodurch sie als indirekte Lichtquelle bezeichnet werden können (vgl. Lück & Köster 2006, S.2). Von diesen Quellen aus breitet sich das Licht in alle möglichen Richtungen aus, wobei es auch auf das menschliche Auge trifft.
1. Einleitung: Die Arbeit führt in die Bedeutung von Licht und Schatten als Naturphänomene ein und definiert das Ziel, eine vorhandene Experimentieranordnung im universitären Kontext zu evaluieren.
2. Darstellung der existierenden Experimentieranordnung: Dieses Kapitel beschreibt den aktuellen Stand der praktischen Übungen an der Universität und die spezifischen Aufgabenstellungen, die den Studierenden zum Thema Schatten bereitgestellt werden.
3. Theoretische Erarbeitung der Naturphänomene Licht und Schatten: Es werden physikalische Grundlagen wie elektromagnetische Wellen, Strahlenausbreitung und die Entstehung von Schatten, insbesondere Kern- und Halbschatten, wissenschaftlich fundiert dargelegt.
4. Didaktische Erarbeitung der Naturphänomene Licht und Schatten: Der Fokus liegt auf der experimentellen Methode im Sachunterricht, deren Phasen und ihrer Verankerung in offiziellen Bildungsplänen (Perspektivrahmen und Rahmenlehrplan).
5. Evaluation der Experimentieranordnung zum Phänomenkreis Licht und Schatten: Die Anordnung wird anhand fachlicher, didaktischer und methodischer Kriterien bewertet, wobei Defizite identifiziert und konkrete Optimierungsvorschläge ausgearbeitet werden.
6. Fazit: Die Arbeit resümiert, dass die Anordnung inhaltlich überzeugt, methodisch jedoch durch die explizite Integration der Phasen des Experimentierens optimiert werden muss.
Sachunterricht, Licht und Schatten, Kernschatten, Halbschatten, experimentelle Methode, wissenschaftliches Experimentieren, naturwissenschaftliche Arbeitsweise, Lehrerbildung, Rahmenlehrplan, Perspektivrahmen, Evaluation, Kompetenzorientierung, Astronomische Modelle, Naturphänomene, Didaktik.
Die Arbeit untersucht eine bestehende Experimentieranordnung zum Thema Licht und Schatten, die in der Lehrerausbildung an der Universität Potsdam im Bereich Sachunterricht eingesetzt wird.
Sie verknüpft physikalische Grundlagen der Optik (insbesondere Schattenphänomene) mit didaktischen Anforderungen an den Sachunterricht und der Methode des Experimentierens.
Ziel ist es, die Qualität der Aufgabenstellungen und Materialien der Experimentieranordnung zu evaluieren und Vorschläge für eine Optimierung zu erarbeiten, um Studierende besser auf das eigenständige Experimentieren vorzubereiten.
Es wurde die Methode der Dokumentanalyse gewählt, um die Aufgabenstellungen der Experimentieranordnung mit den Anforderungen des Perspektivrahmens Sachunterricht und des Rahmenlehrplans Berlin-Brandenburg zu vergleichen.
Der Hauptteil gliedert sich in eine fachwissenschaftliche Fundierung, eine didaktische Einordnung der experimentellen Methode sowie eine detaillierte Evaluation der fachlichen, didaktischen und methodischen Qualität der Anordnung.
Zentrale Begriffe sind Sachunterricht, Experimentieren, Kernschatten, Halbschatten, Evaluation, naturwissenschaftliche Arbeitsweise und Lehrerbildung.
Die Autorin stellt fest, dass das vorhandene Modell teilweise defekt ist, keine integrierte Lichtquelle besitzt und die notwendige Bewegung des Mondes um die Erde nicht realitätsnah darstellt.
Sie schlägt vor, ein Tellurium (fertig oder selbstgebaut) einzusetzen, welches eine helle Lichtquelle und eine mechanische Halterung für den Mond bietet, um die Phänomene zuverlässig zu demonstrieren.
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