Voraussetzungen, Hinweise zum didaktischen Konzept und Einsatz der Module
Voraussetzungen
Für einen sinnvollen Einsatz der Software sollten folgende theoretischen Voraussetzungen bekannt sein:
- Teilchenmodell
- Grundlagen der Elektrostatik
- Aufbau des Atoms
Didaktische Konzepte zum Einsatz
Selbständiges Lernen
Modul 1 und Modul 2 können selbständig und unabhängig voneinander im Computerkabinett bearbeitet werden. Benötigt werden 2 bis 3 Unterrichtsstunden für beide Module zusammen. Der Lehrer kann zu Beginn das dargestellte Experiment demonstrieren, um die Verbindung Modell/Realität bewusst zu machen. Günstig erwies sich die Verwendung beider Module, um die Kernaussage des Modells der Elektronenleitung nachhaltig zu vertiefen.
Sicherung des Ausgangsniveaus
Beiden Modulen ist ein Eingangstest als Multiple Choice vorangestellt, der als Wiederholung und Sicherung des Ausgangsniveaus dient. Der Test kann von den Schülern auch übersprungen werden.
Arbeit am neuen Stoff
Die Schüler bearbeiten selbständig die Arbeitsaufträge, die zum zielgerichteten Experimentieren mit dem Modell und Beobachten anleiten. Prägnante Texte führen in die Grundlagen ein. Zur inneren Differenzierung stehen weiterführende Aufgaben zur Verfügung, die mit Informationen aus dem Lernmodul oder ergänzender Literatur bearbeitet werden können.
Ergebnissicherung
Die Lösungen der Arbeitsaufträge werden auf einem dazugehörenden Arbeitsblatt festgehalten, welches alle wesentlichen Erkenntnisse übersichtlich enthält. Der Lehrer kann die Lösungen mit der Klasse vergleichen, ein Lösungsblatt zur Verfügung stellen oder die Ergebnisse bewerten.
Demonstration des Modells
Das Modell kann vom Lehrer auch über Präsentationstechnik vor der Klasse genutzt werden: Der Lehrer führt die Modellexperimente aus, die Schüler ziehen im Unterrichtsgespräch Schlussfolgerungen und können ihre Erkenntnisse auf dem beigelegten Arbeitsblatt oder im Hefter festhalten. Der Lehrer nutzt die Simulationen zur Einführung in die Elektrizitätslehre oder zur Wiederholung und Zusammenfassung bei Abschluss des Themas.
Sinnvoll ist es, die Simulation als Wiederholung und Sicherung des Ausgangsniveaus im Unterricht der nachfolgenden Klasse noch einmal kurz zu zeigen. Nach der Wiederholung der physikalischen Größen Stromstärke und Spannung schließt sich dann die Behandlung des elektrischen Widerstandes an.
Medienkompetenz und Multimedia im Physikunterricht
Medienkompetenz heißt, dass sich die Lernenden in Eigeninitiative und Eigenverantwortung selbständig in der Medienwelt orientieren und selbst angemessene Medien produzieren können. Dazu gehört die Fähigkeit, Informationen unterschiedlicher Medienarten (Multimedia) gezielt zu suchen, sie zu beurteilen und kritisch auf ihren persönlichen Nutzwert und auf ihren Wahrheitsgehalt zu überprüfen. So entsteht aus einer unstrukturierten Information brauchbares Wissen. Lernen mit allen Sinnen ist die Grundlage für eine feste Aneignung des Lernstoffes. Im Physikunterricht steht dabei das Experiment im Mittelpunkt. Damit wird Anschaulichkeit mit praktischem Handeln verknüpft. Das Lernen erfolgt so sehr intensiv. Für zahlreiche physikalische Phänomene und technische Anwendungen ist jedoch eine Visualisierung unumgänglich. Mit Simulationen zu experimentieren verbindet das Medium Bild mit dem Experiment. Ein funktioneller Zusammenhang wird dabei sehr gut deutlich.
Eine unmittelbare Verbindung kann man zum Fach Informatik herstellen: Die Auswertung der Experimente erfolgt in Protokollen, deren grundlegender Aufbau festgelegt ist. Durch die Erstellung des Protokolls am Computer können sich die Schüler Protokollvorlagen erarbeiten. Durch die unmittelbare Aufzeichnung der Messergebnisse im Computer kann die Erstellung der Diagramme automatisch erfolgen. Im Informatikunterricht werden die Schüler befähigt, dies eigenverantwortlich zu tun. So kann man im Physikunterricht den Schwerpunkt mehr auf die Interpretation und Diskussion der Ergebnisse des Experimentes legen.