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Kosmologie im Physikunterricht der Oberstufe
Von verschiedenen Seiten wird die Vermittlung eines angemessenen modernen Weltbilds als bildungsrelevant und wünschenswert angesehen. In der Expertise „Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe“ (Schecker, Fischer & Wiesner, 2004) wird die Berücksichtigung kosmologischer Themen im Curriculum der Oberstufe empfohlen. Hinzu kommt, dass Themen aus der Astronomie und Kosmologie bei Jungen und Mädchen auf gleichermaßen überdurchschnittliches Interesse stoßen.
Untersuchungen der Arbeitsgruppe zeigen, dass es erhebliche Defizite und Fehlvorstellungen im Bereich der Kosmologie unter Schülerinnen und Schülern gibt. In der Mittelstufe sind über 50 % der Meinung, das Universum habe schon immer existiert, in der Oberstufe sind es immerhin noch mehr als 30 %. Viele verbinden mit dem Urknall eine riesige Explosion, denken an einen „riesigen Klumpen, der auseinander gesprengt wird“.
Vor dem theoretischen Hintergrund des Konzepts der Didaktischen Rekonstruktion und den Ergebnissen zu den Schülervorstellungen erscheint es sinnvoll, an die sehr dominante Explosionsvorstellung der Schüler anzuknüpfen und sie nicht zu übergehen. Erarbeitet wird daher ein Unterrichtsgang, in dem stufenweise über verschiedene Modellvorstellungen das heute akzeptierte Expansionsmodell erarbeitet werden soll. Das Explosionsmodell bildet darin die einfachste Modellbildung.
Literatur zum Thema
- Kahnt, M. (2009). Kosmologie im Physikunterricht der Oberstufe. Gesellschaft für Didaktik der Physik und Chemie (Jahrestagung 2008). Münster: Lit-Verlag, 86-88.
- Schecker, Host; Fischer, H. E.; Wiesner, Hartmut (2004). Physikunterricht in der gymnasialen Oberstufe. In: Tenorth, Heinz-Elmar (Hrsg.): Kerncurriculum Oberstufe II. Expertisen – im Auftrag der KMK.Weinheim: Beltz-Verlag.
- Elster, D. (2007). Interessante und weniger interessante Kontexte für das Lernen von Naturwissenschaften. In: Der mathematisch-naturwissenschaftliche Unterricht 60, Nr. 4, S. 234-249
- Kattmann, U. et al. (1997): Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion – Ein Rahmen für naturwissenschaftsdidaktische Forschung und Entwicklung. In: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften 3, Nr. 3, S. 3-18.
Unterrichtseinheit Möglichkeiten und Grenzen der Physik am Beispiel der Kosmologie
Die für die gymnasiale Oberstufe konzipierte Unterrichtseinheit ist auf vier Stunden angelegt. In den ersten beiden Stunden wird die Leistungsfähigkeit der Physik daran verdeutlicht, dass sie fundierte Aussagen über den Beginn und die Entwicklung des Kosmos ermöglicht. Im Rahmen dieses fachlichen Kontextes werden in der dritten und vierten Stunde Merkmale der physikalischen Methode und daraus resultierende Grenzen erarbeitet und diskutiert.
Materialien zur Kosmologie (1. und 2 Stunde)
Ablaufplan, Durchführung, Arbeitsblatt, Lösung
Materialien zur Wissenschaftstheorie (3. und 4. Stunde)
Methodisch ist die dritte Unterrichtsstunde als Gruppenpuzzle konzipiert.
Ablaufplan, Gruppeneinteilung, Arbeitsaufträge, Lösungskarten, Schülertext, Arbeitsblatt, Folien
Weitere, möglicherweise hilfreiche Materialien
Karten für die Gruppeneinteilung, Stationsschilder (Es ist hilfreich, wenn die Karten, Lösungskarten und Stationsschilder je nach Thema auf papier unterschiedlicher Farbe ausgedruckt werden).
