Telelearning/E-Learning in Physik

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Andreas Rittershofer

ungelesen,
29.05.2002, 10:30:5829.05.02
an
Neues E-Learning/Telelearning - Webangebot:

LmTM - Lernen mit TopicMaps
http://www.LmTM.de/

(Dieses Angebot ist erst seit kurzem online,
der Materialumfang besteht daher derzeit nur
aus "Kernphysik" und "E-Lehre 1" im Bereich Physik.)

Immer wichtiger werden vernetztes Denken und
vernetztes Lernen. Hierfür nicht sonderlich
geeignet ist eine lineare Präsentation der
Inhalte. Optimal dagegen sind Topic Maps,
da diese ermöglichen, die verschiedenen
Themen (Topics) über Assoziationen
miteinander zu vernetzen.

Diese Topic Maps sind bei LmTM Grundlage der
Navigation. Sie bieten dem Besucher viele
verschiedene, aber jeweils in sich schlüssige
Wege durch die Materialien an. Einerseits
wird damit die Vernetzung der einzelnen
Themen miteinander offenbar, andererseits
ermöglicht sie dem Besucher individuell
nach seinen persönlichen Bedürfnissen die
Inhalte zu erarbeiten.

Im oberen Teil des linken Fensters unterhalb
von "Materialien" werden die eigentlichen
Inhalte abgerufen wie z.B. Informationsseiten,
Arbeitsblätter, Online-Übungen, Videos, usw..
Im unteren Teil des linken Fensters befinden
sich die Links zur Navigation durch die gesamte
Topicmap. Während der Navigation erscheinen
nicht automatisch die Inhalte, diese müssen
explizit aufgerufen werden; dies ist notwendig,
weil es zu einem Thema mehrere Inhalte (z.T.
verschiedener Art) geben kann.

Bereits in Arbeit ist eine grafische Navigation,
die die Vernetzung der Themen durch Visualisierung
noch deutlicher machen wird.

Abgerundet als E-Learning/Telelearning-Plattform
wird der LmTM-Server durch zahlreiche interaktive
Angebote und Arbeitsmöglichkeiten, die in Kürze
noch erweitert werden werden.
mfg ar

--
Lernen mit TopicMaps:
http://www.lmtm.de/
... die E-Learning-Plattform!


http://www.rittershofer.de/
... mit sehr vielen Unterrichtsmaterialien

Jens Liebknecht

ungelesen,
29.05.2002, 18:14:1829.05.02
an

Rupert Mazzucco <m...@doppler.thp.univie.ac.at> schrieb in im Newsbeitrag:
3cf506b8$0$90832$3b21...@news.univie.ac.at...
> Andreas Rittershofer schrieb:
<snip>
> und sollen das muehelos beantworten koennen. Dazu finden
> wir dann gleich:
>
> Atome sind keine massiven Kugeln, wie sie im einfachsten
> mechanischen Atommodell erscheinen. Genauere Forschungen
> führen zum Rutherford-Bohrschen Atommodell. Dabei sitzt im
> Zentrum ein sehr kleiner Atomkern. Um diesen herum bewegen
> sich die Elektronen auf Kreisbahnen.
>
> Meine Assoziationen moechten jetzt gerne wissen, welche genaueren
> Forschungen zu der Erkenntnis fuehren, dass sich Elektronen
> auf Kreisbahnen bewegen, aber das bleibt leider im Dunklen.

Taschenbuch "Chemie Formel&Gesetze" ISBN 3-8174-5249-7
Compact-verlag-münchen
ab S. 31 exakt ab S.58 Das Bohr-Modell. Fand ich eigentlich ganz witzig,
aber zum
Verständnis der Chemie braucht es auch die Physik. Hab nix mit den Leuten zu
tun, ehrlich.

> Das Rutherford-Experiment, von dem sie mir immer erzaehlt haben,
> fuehrte jedenfalls nur zu der Erkenntnis, dass die Atommasse im
> Kern konzentriert ist und rundherum viel nix ist.

Ist in dem Buch auch beschrieben. Wäre es nicht besser, solche
Bildungsangebote per
Konferenz mit Video durchzuführen? Experimente en masse und der Dozent
schwitzt.

<snip>

> Ich bin da skeptisch. Es ist, wie ein Blick in fast jedes
> Buch lehrt, schwer genug, eine lineare Exposition schluessig
> hinzukriegen. Schon die FantasyAbenteuerSpielBuecher hatten
> das Problem, dass alle Versuche, von linearen Handlungsverlaeufen
> abzuweichen, in oeder Repetition endeten, was offenbar der
> Preis fuer das Vermeiden von Unlogik und Widerspruechen war.

s.o.

> Mir kommt vor, dass die Sicherheit des Autors, auf vorhandenem
> Wissen aufbauen zu koennen, und die Freiheit des Lesers, assoziativ
> herumhuepfen zu duerfen, ganz grundsaetzlich nicht gut zusammengehen.

s.o.

-----------
Probleme mit der objektiven Realität? Fragen sie ihren Hausarzt. "D.Diderot
täglich. In kleinen Mengen schadet er noch nicht einmal ihrem Magen,aber er
verleiht auch keine Flüüüügel."

Gernot Pfanner

ungelesen,
30.05.2002, 07:02:5730.05.02
an
Hallo!

Vom Layout gefällt mir http://physik.uni-graz.at/~cbl/electure/ wesentlich
besser. ''electure'' ist aber eher unterstützend zu Vorlesungen gedacht,
darin hat es sich jedoch sehr bewährt. Zudem kann man unter obiger URL das
Kurssystem downloaden.
In diesem Sinne
Mit Grüssen
Gernot


Andreas Rittershofer

ungelesen,
30.05.2002, 17:03:3730.05.02
an
On 29 May 2002 16:50:00 GMT, m...@doppler.thp.univie.ac.at (Rupert
Mazzucco) wrote:


>Meine Assoziationen moechten jetzt gerne wissen, welche genaueren
>Forschungen zu der Erkenntnis fuehren, dass sich Elektronen
>auf Kreisbahnen bewegen, aber das bleibt leider im Dunklen.

Die Zielgruppe sind 15jährige Schülerinnen und Schüler, die eine
Stunde Physik pro Woche haben. Da kann das nicht zu detailliert sein.

>Mir kommt vor, dass die Sicherheit des Autors, auf vorhandenem
>Wissen aufbauen zu koennen, und die Freiheit des Lesers, assoziativ
>herumhuepfen zu duerfen, ganz grundsaetzlich nicht gut zusammengehen.

Eine grafische Navigation ist bereits in Arbeit, da kommt das
deutlicher raus.

Aber auch so hatten meine Schüler keine Probleme damit, ich denke, sie
haben ganz gut was gelernt.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
30.05.2002, 17:06:0630.05.02
an
On Wed, 29 May 2002 22:30:28 +0200, Anette Stegmann
<anette_s...@gmx.de> wrote:

>
>"Topic Maps" sind einer der aktuellen Hypes. Man muß man den

Das mag sein; für mich sind sie genau das, was ich mir jahrelang
gewünscht habe.

>Begriff wahrscheinlich irgendwie unterbringen, um irgendwelche
>Fördergelder zu kriegen.

Der Begriff ist nicht "irgendwie untergebracht", sondern dahinter
steht eine in XML formulierte Topicmap, aus der jeweils auf einen
Mausklick hin per XSLT und Apache/Tomcat/Cocoon die entsprechende
Navigationsseite aufgebaut wird.

BTW: Fördergelder gibt es keine, sowohl den Rechner als auch die
Co-Location bezahle ich aus meiner privaten Tasche.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
31.05.2002, 06:56:1831.05.02
an
On 31 May 2002 10:42:47 GMT, m...@doppler.thp.univie.ac.at (Rupert
Mazzucco) wrote:

>Andreas Rittershofer schrieb:


>
>> >Forschungen zu der Erkenntnis fuehren, dass sich Elektronen
>> >auf Kreisbahnen bewegen, aber das bleibt leider im Dunklen.
>>
>> Die Zielgruppe sind 15jährige Schülerinnen und Schüler, die eine
>> Stunde Physik pro Woche haben. Da kann das nicht zu detailliert sein.
>

>Das ist schoen und gut, aber warum ver(sch)wendest Du dann
>wertvollen Platz auf die Einfuehrung eines Modells, das nicht
>wirklich fuer irgendwas gut ist?

Wie würdest du für 15jährige den Atomaufbau darstellen? Kernphysik
kann ich ja erst machen, nachdem klar ist, dass es einen Kern gibt,
und das ist offenbar nicht alles, sonst gäbe es ja nicht auch
Atomphysik.

Ich bin offen für einen guten Vorschlag.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
31.05.2002, 08:17:4131.05.02
an
On 31 May 2002 12:06:11 GMT, m...@doppler.thp.univie.ac.at (Rupert
Mazzucco) wrote:

>Die Vorstellungen, die haengenbleiben sollten, sind IMHO,
>dass Atome aus einem winzigen, positiv geladenen Kern bestehen,
>in dem praktisch die gesamte Masse konzentriert ist, und einer
>negativ geladenen Huelle, die den Grossteil des Raumes einnimmt.
>
>Zur weiteren Diskussion der Struktur von Kern oder Huelle
>sollte man vermutlich gleich mit Orbitalmodellen kommen, zur

Das hätte mit Sicherheit Vorteile, keine Frage.

Aber ich stehe dann vor den folgenden Problemen:
Im selben Schuljahr muss ich den Schülern nahebringen, was Strom ist.
Was bewegt sich denn da durch das Kabel? Wie messe ich die
Stromstärke? Wie erkläre ich die Phänomene in Halbleitern, inklusive
p- und n-Dotierung? Da komme ich imho mit Orbitalen nicht furchtbar
weit. Und mit Bändermodellen brauche ich in einer Klasse 10 im
sprachlichen Zug mit _einer_ Physikstunde pro Woche nicht kommen.

Martin Rückert

ungelesen,
31.05.2002, 10:52:3131.05.02
an
Andreas Rittershofer schrieb:
>
> [...]

> Aber ich stehe dann vor den folgenden Problemen:
> Im selben Schuljahr muss ich den Schülern nahebringen, was Strom ist.
> Was bewegt sich denn da durch das Kabel? Wie messe ich die
> Stromstärke? Wie erkläre ich die Phänomene in Halbleitern, inklusive
> p- und n-Dotierung? Da komme ich imho mit Orbitalen nicht furchtbar
> weit. Und mit Bändermodellen brauche ich in einer Klasse 10 im
> sprachlichen Zug mit _einer_ Physikstunde pro Woche nicht kommen.

Ein erstrebenswertes Lernziel wäre z.B., Wissenschaft und
wissenschaftliche Methoden zu begreifen. Thematisiere doch mal den
Begriff "Modell",
- daß es zu ein und demselben Objekt verschiedene Modellvorstellungen
gibt,
- wann der Einsatz welches Modells sinnvoll ist
- und worin die Simplifizierung eines Modells besteht und damit seine
Grenzen gesetzt sind.

Eine solche Unterrichtstunde hat mir damals (und das im LK) leider
gefehlt. Es hat zwar gewisse Vorzüge, wenn man sich solche Erkenntisse
später selber aneignet, aber das ist nur was für (wenige) Leute, die
sich aus Interesse/Neigung da durchbeißen können. Der Popularität
naturwissenschaftlicher Fächer (insb. Physik) dient sowas natürlich
nicht. Und damit eher der Verbreitung von Nicht-Naturwissen.

Gruß, Martin

--
Martin Rückert Mailto:martin.r...@gmx.de
GS/IT d-() s+: a C++$ UA++$>++++$ P- L++ E- W+ N++ o K? w$ !O M-- V
PS++(+++) PE(--) Y+ PGP t+ 5? X(+) R* tv-(+) b+(++) DI(++) D>++ G e>+++
h---- r+++ y?

Hendrik van Hees

ungelesen,
31.05.2002, 11:52:1431.05.02
an
Andreas Rittershofer wrote:

> Aber ich stehe dann vor den folgenden Problemen:
> Im selben Schuljahr muss ich den Schülern nahebringen, was Strom ist.
> Was bewegt sich denn da durch das Kabel? Wie messe ich die
> Stromstärke? Wie erkläre ich die Phänomene in Halbleitern, inklusive
> p- und n-Dotierung? Da komme ich imho mit Orbitalen nicht furchtbar
> weit. Und mit Bändermodellen brauche ich in einer Klasse 10 im
> sprachlichen Zug mit _einer_ Physikstunde pro Woche nicht kommen.

Welches Problem hast Du denn damit, daß sich die Elektronenwolken der Atome
in einem Metall teilweise delokalisieren und freibeweglich werden, so daß
sie durch Anlegen eines elektrischen Feldes in Bewegung geraten?

--
Hendrik van Hees Fakultät für Physik
Phone: +49 521/106-6221 Universität Bielefeld
Fax: +49 521/106-2961 Universitätsstraße
http://theory.gsi.de/~vanhees/ D-33615 Bielefeld

Andreas Rittershofer

ungelesen,
31.05.2002, 13:44:0531.05.02
an
On Fri, 31 May 2002 16:52:31 +0200, Martin =?iso-8859-1?Q?R=FCckert?=
<martin.r...@gmx.de> wrote:

>> Aber ich stehe dann vor den folgenden Problemen:
>> Im selben Schuljahr muss ich den Schülern nahebringen, was Strom ist.
>> Was bewegt sich denn da durch das Kabel? Wie messe ich die
>> Stromstärke? Wie erkläre ich die Phänomene in Halbleitern, inklusive
>> p- und n-Dotierung? Da komme ich imho mit Orbitalen nicht furchtbar
>> weit. Und mit Bändermodellen brauche ich in einer Klasse 10 im
>> sprachlichen Zug mit _einer_ Physikstunde pro Woche nicht kommen.
>
>Ein erstrebenswertes Lernziel wäre z.B., Wissenschaft und
>wissenschaftliche Methoden zu begreifen. Thematisiere doch mal den
>Begriff "Modell",
>- daß es zu ein und demselben Objekt verschiedene Modellvorstellungen
> gibt,
>- wann der Einsatz welches Modells sinnvoll ist
>- und worin die Simplifizierung eines Modells besteht und damit seine
> Grenzen gesetzt sind.

Das meinte ich ja damit auch. Es hat wenig Sinn, aus durchaus
nachvollziehbaren Gründen (da gibt es heiße Diskussionen) das
Rutherford-Bohrsche-Atommodell tot zu schweigen.
Es ist in vielen Situationen einfach praktisch.

Und ohnehin führt im Lauf des Physikunterrichts kein Weg daran vorbei,
auf den Begriff "Modell" wie von Dir oben beschrieben näher
einzugehen.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
31.05.2002, 13:45:3331.05.02
an
On Fri, 31 May 2002 17:52:14 +0200, Hendrik van Hees
<he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:

>> Stromstärke? Wie erkläre ich die Phänomene in Halbleitern, inklusive
>> p- und n-Dotierung? Da komme ich imho mit Orbitalen nicht furchtbar
>> weit. Und mit Bändermodellen brauche ich in einer Klasse 10 im
>> sprachlichen Zug mit _einer_ Physikstunde pro Woche nicht kommen.
>
>Welches Problem hast Du denn damit, daß sich die Elektronenwolken der Atome
>in einem Metall teilweise delokalisieren und freibeweglich werden, so daß
>sie durch Anlegen eines elektrischen Feldes in Bewegung geraten?

Ich halte es für einigermaßen schwierig, auf diesem Niveau einem
15jährigen Schüler einen p-n-Übergang so zu erläutern, dass er
irgendwas davon mitnimmt.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
31.05.2002, 14:02:3431.05.02
an
On 31 May 2002 17:06:22 GMT, m...@doppler.thp.univie.ac.at (Rupert
Mazzucco) wrote:

>Gute Frage. Ich denke mir schon laenger, dass man Ladung, Strom
>und Spannung eigentlich zuerst als Kontinuumsphaenomena darstellen
>und die Existenz kleiner Ladungstraeger einmal unauffaellig aussen
>vor lassen sollte. Dafuer gehoeren Analogien etwa zur Hydrodynamik
>oder zur Thermodynamik deutlicher herausgearbeitet.

Wenn das insgesamt schlüssig geschieht, im Lehrplan von Physik und
Chemie simultan, im zugehörigen Schulbuch auch, dann halte ich es für
machbar. Derzeit sieht das aber nicht so aus.

>Bin ich mir nicht so sicher. Ein Baendermodell ist konzeptuell das
>Gleiche wie ein Orbitalmodell, nur halt fuer ein Vielatomesystem.

Klar. Und Modelle sind es sowieso, ob Bändermodell oder Bohrsches
Atommodell. Letzteres hat für Schüler (leider?) den Vorteil, griffiger
zu sein, er kann sich mehr darunter vorstellen - das
Abstraktionsvermögen wird beim Bändermodell mehr strapaziert.

Da kommt man schnell an die Frage:
Soll man ein evtl. problematisches Modell wie das Bohrsche Atommodell
verwenden, unter dem sich auch die schwächeren Schüler etwas
vorstellen können, oder soll man ein anderes, "besseres" Modell
verwenden, das zwar des Physikers Herz höher schlagen lässt, gerade
aber für die schwächeren Schüler zu abstrakt ist und die sich dann
darin bestätigt sehen, dass Physik schwer ist und es keiner begreifen
kann?

Ich persönlich tendiere eher dazu, die Schüler für Physik zu
interessieren, auch wenn ich dafür in höheren Klassen manche Dinge
wieder gerade biegen muss.

Hendrik van Hees

ungelesen,
01.06.2002, 05:42:3001.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:

> Das meinte ich ja damit auch. Es hat wenig Sinn, aus durchaus
> nachvollziehbaren Gründen (da gibt es heiße Diskussionen) das
> Rutherford-Bohrsche-Atommodell tot zu schweigen.

Es ist eine der didaktischen Todsünden in der Physikausbildung, das
Rutherford-Bohrsche Atommodell überzubetonen. Man kann es als kurze
Zwischenstufe auf dem Wege der Erkenntnis darstellen (dafür würde ich als
Lehrer aber nicht mal eine Doppelstunde opfern), aber als mehr eben auch
nicht. Wieso ist es denn in der Chemie möglich, vollkommen auf das
Bohrmodell zu verzichten, während man in der Physik ein Halbjahr lang
darauf herumreitet?

Das Bohrmodell ist deshalb so schlecht, weil es falsche qualitative
Vorstellungen vom Atom weckt, die dann mühsam wieder abgewöhnt werden
müssen.

> Es ist in vielen Situationen einfach praktisch.

Ich weiß nur, daß zufällig die Wasserstoffenergien korrekt herauskommen,
ansonsten kann ich beim besten Willen keinen praktischen Nutzen an ihm
finden. Wenn Du wissen willst, wie das Bohr-Sommerfeldmodell in praxis
überhaupt funktioniert, dann lies' mal in den ersten Band von Sommerfelds
"Atombau und Spektrallinien" hinein. Abgesehen davon, daß es ein
hervorragendes Physikbuch ist, wirst Du dann sehen, wie schwierig es war,
überhaupt sinnvolle Ideen zu extrahieren. Es waren 100 ad-hoc-Hypothesen
erforderlich, um auch nur annähernd korrekte spektroskopische Daten zu
beschreiben. Vergleicht man das mit den 4-5 Annahmen, die der
Quantentheorie zugrundeliegen, mußt Du einsehen, daß die QT einfacher ist
als die Bohr-Sommerfeldschen Ideen.

Es ist nun die Aufgabe findiger Lehrer, die QT so aufzubereiten, daß sie für
Schüler verständlich wird. Einen Ansatz dafür hat Feynman schon in den 60er
Jahren aufgezeigt, und den Phys. Bl. (heute Physik Journal) nach zu
urteilen, werden so ganz langsam diese Ideen endlich auch mal aufgegriffen.
Kreativität ist gefragt, nicht das Tradieren fehlerhafter Didaktikkonzepte!

>
> Und ohnehin führt im Lauf des Physikunterrichts kein Weg daran vorbei,
> auf den Begriff "Modell" wie von Dir oben beschrieben näher
> einzugehen.

Das erscheint mir auch sehr wichtig, aber das ist ein weites Feld...

Andreas Rittershofer

ungelesen,
01.06.2002, 14:48:3201.06.02
an
On Sat, 01 Jun 2002 11:42:30 +0200, Hendrik van Hees
<he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:

>Es ist nun die Aufgabe findiger Lehrer, die QT so aufzubereiten, daß sie für
>Schüler verständlich wird. Einen Ansatz dafür hat Feynman schon in den 60er

Das ist in der Oberstufe kein Thema.
In der Mittelstufe KANN ich aber definitiv NICHT mit QT kommen, das
versteht keiner.

Christiane Cyriax

ungelesen,
01.06.2002, 16:16:1401.06.02
an
Hendrik van Hees <he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote in message news:<ad867i$v4gvc$2...@fu-berlin.de>...

> Andreas Rittershofer wrote:
>
> > Aber ich stehe dann vor den folgenden Problemen:
> > Im selben Schuljahr muss ich den Schülern nahebringen, was Strom ist.
> > Was bewegt sich denn da durch das Kabel? Wie messe ich die
> > Stromstärke? Wie erkläre ich die Phänomene in Halbleitern, inklusive
> > p- und n-Dotierung? Da komme ich imho mit Orbitalen nicht furchtbar
> > weit. Und mit Bändermodellen brauche ich in einer Klasse 10 im
> > sprachlichen Zug mit _einer_ Physikstunde pro Woche nicht kommen.
>
> Welches Problem hast Du denn damit, daß sich die Elektronenwolken der Atome
> in einem Metall teilweise delokalisieren und freibeweglich werden, so daß
> sie durch Anlegen eines elektrischen Feldes in Bewegung geraten?

Warum legen wir nicht gleich die Newtonsche Mechanik beiseite und
berechnen
alles mit den Formeln der Relativitätstheorie?? Das andere sind doch
sowieso nur Näherungen und geben ein gaaanz falsches Weltbild????

Wie sieht es im Bereich Optik aus?? Sollten wir nicht gleich die
Sechstklässler mit Wellenoptik und Quantentheorie erschlagen???

Vielen Dank an Andreas Rittershofer, der die Fragen eines Kollegen???
mit sehr
viel Geduld, Kompetenz und Toleranz beantwortet.

Dank auch an die Professoren, Doktoren und Assistenten an der TU
Dresden, die am Tag der offenen Tür
meine Fragen sehr wissenschaftlich, meinem Sohn und anderen
"Nichtfachleuten" die Physik sehr anschaulich und "fasslich" (das ist
nämlich ein wesentlicher Schritt´zum Erkenntnisgewinn neben aller oben
angeführter Physikdidaktiktheorie) erklären wollten und konnten! Daher
kommt auch der Ausdruck "Begreifen"!
Das musste mal gepostet werden.

Die richtige Adresse für Vorschläge in dieser Sache wären sicherlich
die
Lehrplankomissionen diverser Kultusministerien.
Denn auch Herr Rittershofer hat sicher einen Lehrplan, den er erfüllen
muss und
in dem garantiert o.g. Modelle in Klasse 10 nicht ausgewiesen sind.


Man könnte die neueren Theorien und Modelle im E-Learning natürlich
als Additum anbieten.
Auch noch jüngere Schüler können mit den Grenzen von Modellen umgehen,
wenn man altersgerecht erklärt.

In Bezug auf die Anwendbarkeit des Bohrschen Atommodelles habe ich
Berechnungen
in Prüfungsaufgaben LK PH Thüringen, Sachsen und Sachsen-Anhalt
gefunden, die
sich NICHT auf das Wasserstoffatom beziehen.

Mit freundlichen Grüßen
Christiane Cyriax

Hendrik van Hees

ungelesen,
02.06.2002, 06:01:3502.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:


> Das ist in der Oberstufe kein Thema.
> In der Mittelstufe KANN ich aber definitiv NICHT mit QT kommen, das
> versteht keiner.

Dann laß' es lieber weg. Entweder richtig oder gar nicht! Das Bohrsche
Atommodell hat definitiv nichts in der Schule verloren, auch nicht in der
Mittelstufe. Es ist Unsinn, Kinder zu lehren, was sie als Erwachsene nicht
mehr benutzen dürfen.

Außerdem ist es nur die typische Faulheit von Lehrern, wenn sie behaupten,
man könne Kindern keine Quantenphysik nahebringen. Es kommt immer nur
darauf an, wie man das macht!

Hendrik van Hees

ungelesen,
02.06.2002, 06:07:3702.06.02
an
Christiane Cyriax wrote:


> Warum legen wir nicht gleich die Newtonsche Mechanik beiseite und
> berechnen
> alles mit den Formeln der Relativitätstheorie?? Das andere sind doch
> sowieso nur Näherungen und geben ein gaaanz falsches Weltbild????

Das habe ich nie gesagt und auch nie gemeint. Man soll nur nicht das
Bohrsche Atommodell lehren, weil es falsche *qualitative* Vorstellungen vom
Atom zementiert, und dann muß man den Beton wieder zerschlagen.


>
> Wie sieht es im Bereich Optik aus?? Sollten wir nicht gleich die
> Sechstklässler mit Wellenoptik und Quantentheorie erschlagen???

Unsinn, man soll Sechstklässler mit den qualitativen Grundlagen der Optik
konfrontieren, wenn überhaupt Optik sinnvoll ist. Warum nicht mit Mechanik
anfangen? Einfache Experimente mit Wägelchen auf der Luftkissenfahrbahn,
Stoßgesetze, Kraftbegriff usw.


>
> Vielen Dank an Andreas Rittershofer, der die Fragen eines Kollegen???
> mit sehr
> viel Geduld, Kompetenz und Toleranz beantwortet.
>
> Dank auch an die Professoren, Doktoren und Assistenten an der TU
> Dresden, die am Tag der offenen Tür
> meine Fragen sehr wissenschaftlich, meinem Sohn und anderen
> "Nichtfachleuten" die Physik sehr anschaulich und "fasslich" (das ist

> nämlich ein wesentlicher Schritt?zum Erkenntnisgewinn neben aller oben


> angeführter Physikdidaktiktheorie) erklären wollten und konnten! Daher
> kommt auch der Ausdruck "Begreifen"!

Daran erkennst Du, daß es durchaus möglich ist, die Physik *korrekt*
populärwissenschaftlich, also auch erst recht in der Schule aufzubereiten.
Nicht mehr, aber eben auch nicht weniger verlange ich von Lehrern an
deutschen Schulen.

> Man könnte die neueren Theorien und Modelle im E-Learning natürlich
> als Additum anbieten.

Dann sollte man aber eine übersichtliche Seite mit modernen Inhalten Füllen,
dieses Geklicke, das zu nichts führt hat selbst mich die Lust an der Seite
schnell verlieren lassen. Es gibt viele hervorragende Seiten im Web (vgl.
die Linkpage der FAQ, insbesondere kwork-quark vom DESY oder die Erlanger
Teilchenphysikseite).

> Auch noch jüngere Schüler können mit den Grenzen von Modellen umgehen,
> wenn man altersgerecht erklärt.

Meine Rede!

> In Bezug auf die Anwendbarkeit des Bohrschen Atommodelles habe ich
> Berechnungen
> in Prüfungsaufgaben LK PH Thüringen, Sachsen und Sachsen-Anhalt
> gefunden, die
> sich NICHT auf das Wasserstoffatom beziehen.

Kannst Du das ausführen? Wenn man mal den alten Sommerfeld zurate zieht, muß
man schon beim Heliumatom ziemlich herumtricksen, damit überhaupt etwas
korrektes herauskommt. Jedenfalls war das Scheitern des
Bohr-Sommerfeldmodells beim Heliumatom einer der größten Motivationspunkte
für Heisenberg, die Quantentheorie in ihrer heute gültigen Form zu
entwickeln.

Michael Dahms

ungelesen,
02.06.2002, 06:17:1502.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:
>
> On Fri, 31 May 2002 17:52:14 +0200, Hendrik van Hees
> <he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:
^^^^^^^^^^^^^^^^^Bitte auf eine Zeile kürzen (Augenkrebsgefahr!)

> >
> >Welches Problem hast Du denn damit, daß sich die Elektronenwolken der Atome
> >in einem Metall teilweise delokalisieren und freibeweglich werden, so daß
> >sie durch Anlegen eines elektrischen Feldes in Bewegung geraten?
>
> Ich halte es für einigermaßen schwierig, auf diesem Niveau einem
> 15jährigen Schüler einen p-n-Übergang so zu erläutern, dass er
> irgendwas davon mitnimmt.

Dann versuchen wir es mal! (Kritik erwünscht)

Die elektrische Leitfähigkeit eines Körpers hängt davon ab, wie groß die
Ladung ist, die transportiert wird, wie beweglich die Ladungsträger sind
und wie viele Ladungsträger vorhanden sind. Ist wie mit Lkws: Je mehr da
sind, je schneller sie fahren können und je größer sie sind, desto mehr
Ladung kann insgesamt transportiert werden.

Beri festen Körpern sind die Ladungsträger im Regelfall die Elektronen.

In Metallen ist eine Teil der Elektronen delokalisiert (= nicht an
einzelne Atome gebunden) und damit frei beweglich.

In Isolatoren sind alle Elektronen an einzelne Atome gebunden.

Nur nicht gebundene Elektronen stehen für den elektrischen Strom als
Ladungsträger zur Verfügung.

Durch Erwärmung fangen alle Elektronen an zu schwingen, ein Bruchteil
davon so kräftig, daß er delokalisiert wird. Je mehr wir erwärmen, dest
mehr Elektronen werden delokalisiert. Deswegen steigt bei Isolatoren mit
zunehmender Temperatur die elektrische Leitfähigkeit.

Halbleiter werden jetzt diejenigen Isolatoren genannt, bei denen bei
Raumtemperatur die elektrische Leitfähigkeit technisch verwertbar ist.

Man kann die elektrische Leitfähigkeit der Isolatoren und damit der
Halbleiter zusätzlich erhöhen, indem man sie dotiert (=gezielt
verunreinigt). Das kann man auf zwei Arten machen: Entweder gibt man
Elemente dazu die mehr Elektronen haben als der Halbleiter (z.B. P ind
Si, siehe Periodensystem der Elemente) oder weniger (z.B. Al in Si).

Das überschüssige Elektron wird für den Zusammenhalt der Atome (die
Bindung) nicht benötigt und delokalisiert deswegen. Also steigt die
elektrische Leitfähigkeit. Da hier quasi ein _n_egativ geladenes
Elektron dazugegeben wird, spricht man hier von n-dotiertem Silizium
bzw. von n-Leitung.

Und jetz kommt's: Das fehlende Elektron des Al kann genauso
delokalisieren wie das überschüssige des P! Das fehlende Elektron wird
auch Elektronenloch genannt, welches sich bei Anlegen einer Spannung
entgegengesetzt zu den Elektronen bewegt, den es ist relativ zu den
Elektronen positiv geladen (p-Dotierung, p-Leitung).

Wichtig ist, daß p- und n-Dotierung nicht gemixt werden dürfen. Die
Effekte würden sich gegenseitig aufheben. Das ist auch ein Grund, warum
vor dem Dotieren das Silizium erst mal sehr rein hergestellt werden muß.

In der Technik wird ein Halbleiterbauelement an verschiedenen Stellen
verschieden dotiert. Im einfachsten Fall - der Diode - ist ein Ende
p-dotiert das andere n-dotiert.

Wir haben an einem Ende Elektronenüberschuß am anderen Ende
Elektronenlöcher. Es ist doch naheliegend (Energieminimierung), daß die
überschüssigen Elektronen die Löcher auffüllen wollen. Die Elektronen
haben also eine Tendenz sich, von einem Ende der Diode zum anderen zu
bewegen - eine natürliche Bewegungsrichtung. Der Prozeß wird aber gleich
gestoppt, da sich eine Gegenspannung aufbaut, wenn sich die Elektronen
nur ein wenig bewegt haben.

Und jetzt kommt's wieder: Wenn wir von außen eine Spannung anlegen, die
die Elektronen in ihrer natürlichen Bewegungsrichtung unterstützt, dann
leitet die Diode. In Gegenrichtung müssen wir die Elektronen mit Gewalt
gegen ihre natürliche Bewegungsrichtung anprügeln: Erst wenn eine
gewisse Mindestspannung (Sperrspannung) überschritten ist, leitet die
Diode auch in Gegenrichtung.

Was meint ihr?

Michael Dahms

Michael Dahms

ungelesen,
02.06.2002, 08:54:2002.06.02
an
Anette Stegmann wrote:
>
> {2002-06-02 12:17} "Michael Dahms":
>
> Definition 1: "Isolator":

>
> > In Isolatoren sind alle Elektronen an einzelne Atome
> > gebunden.

Danke, Anette! Du hast unpräzise Sprache detektiert.

s/Isolator/idealer Isolator/

Vielleicht sollte dann noch ein Satz eingefügt werden: Reale Isolatoren
zeichnen sich dadurch aus, daß sie zwar einen sehr hohen spezifischen
Widerstand haben, die elektrische Leitfähigkeit ist aber deutlich größer
als Null. Der Grund dafür ist, daß es keine 100%ig reinen Stoffe gibt
und die Temperatur auch immer größer als 0 K ist.

> Verwendung "Isolator:


>
> > Halbleiter werden jetzt diejenigen Isolatoren genannt, bei
> > denen bei Raumtemperatur die elektrische Leitfähigkeit
> > technisch verwertbar ist.

s/Isolatoren/realen Isolatoren/

> Laut Definition "Isolator" gilt damit:
>
> Satz 1: In Halbleitern sind alle Elektronen an einzelne Atome
> gebunden.
>

> > Das überschüssige Elektron wird für den Zusammenhalt der
> > Atome (die Bindung) nicht benötigt und delokalisiert
> > deswegen.
>

> Nach Definition 1 und Satz 1 ist es dann kein Halbleiter mehr.

Jetzt klar?

Michael Dahms

Andreas Rittershofer

ungelesen,
02.06.2002, 15:08:0202.06.02
an
On Sun, 02 Jun 2002 12:01:35 +0200, Hendrik van Hees
<he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:

>> In der Mittelstufe KANN ich aber definitiv NICHT mit QT kommen, das
>> versteht keiner.
>
>Dann laß' es lieber weg. Entweder richtig oder gar nicht! Das Bohrsche
>Atommodell hat definitiv nichts in der Schule verloren, auch nicht in der

Dann bitte ich um brauchbare Anregungen, wie ich Leitungsphänomene in
Leitern und Halbleitern, p-n-Übergang, usw. erläutern soll - in der
Mittelstufe.

>Außerdem ist es nur die typische Faulheit von Lehrern, wenn sie behaupten,
>man könne Kindern keine Quantenphysik nahebringen. Es kommt immer nur
>darauf an, wie man das macht!

Auch hier bitte ich um brauchbare Anregungen: Quantenphysik für die
Mittelstufe.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
02.06.2002, 15:09:4802.06.02
an
On Sun, 02 Jun 2002 12:07:37 +0200, Hendrik van Hees
<he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:

>Dann sollte man aber eine übersichtliche Seite mit modernen Inhalten Füllen,
>dieses Geklicke, das zu nichts führt hat selbst mich die Lust an der Seite

Es gibt natürlich Leute, die nicht einen Halbsatz lesen, sinnlos in
der Gegend rumklicken und dann behaupten, das führe zu nichts. Da kann
man nichts machen.

Cyriax

ungelesen,
02.06.2002, 15:59:4102.06.02
an
Außerdem ist es nur die typische Faulheit von Lehrern, wenn sie behaupten,
> man könne Kindern keine Quantenphysik nahebringen. Es kommt immer nur
> darauf an, wie man das macht!
>
Vorsicht mit Pauschalisierungen und der Bedienung von Klischees, wie die
ältere
und neuere Geschichte zeigt.
Man kann auch den o.a. Kontext sachlicher gestalten.

Hast du dich mit den Lehrplänen Physik un der zur Verfügung stehenden
Unterrichtsszeit
schon einmal befasst?
Wenn ja, bist du mit deinen Vorschlägen an die Lehrplankomissionen diverser
Bundesländer
herangetreten??
Sachsen befindet sich in einer Phase der Earbeitung neuer Lehrpläne. Das
SMK wäre
m.E. eine der richtigen Adressen, was Vorschläge zur inhaltlichen
Gestaltung des
Physiklehrplanes angeht.

MfG
Christiane Cyriax


Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 01:40:4503.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:
>
> Dann bitte ich um brauchbare Anregungen, wie ich Leitungsphänomene in
> Leitern und Halbleitern, p-n-Übergang, usw. erläutern soll - in der
> Mittelstufe.

Was an <news:adcrbf$104bdi$1...@ID-65464.news.dfncis.de> ff. ist unbrauchbar?

Michael Dahms

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 02:39:3303.06.02
an

Hab's erst später bemerkt, da sich das Subject geändert hat.

Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 05:23:0203.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:

>
> Michael Dahms wrote:
> >
> >Was an <news:adcrbf$104bdi$1...@ID-65464.news.dfncis.de> ff. ist unbrauchbar?
>
> Hab's erst später bemerkt, da sich das Subject geändert hat.

Und? Ist es unbrauchbar oder brauchbar?

Michael Dahms

BTW: Seine Sig ist zu lang.

Christof Pflumm

ungelesen,
03.06.2002, 05:40:1503.06.02
an
and...@rittershofer.de (Andreas Rittershofer) writes:

> Es ist in vielen Situationen einfach praktisch.

Wo? Was bitte kann man interessantes damit ausrechnen?
Übergangswahrscheinlichkeiten in einem Xenon-Atom vielleicht (so was
wird z.B. von mir benötigt), oder vielleicht einen
Wechselwirkungsquerschnitt? Das Bohrsche Atommodell ist IMO
irrelevant, man kann rein gar nichts damit anfangen.

Tschau,
Christof

Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 06:06:2303.06.02
an
Christof Pflumm wrote:
>
> Das Bohrsche Atommodell ist IMO
> irrelevant, man kann rein gar nichts damit anfangen.

Doch. Man kann es zur Affendressur benutzen.

Michael Dahms

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 06:29:0103.06.02
an
On Mon, 03 Jun 2002 11:23:02 +0200, Michael Dahms
<michae...@gkss.de> wrote:

>Und? Ist es unbrauchbar oder brauchbar?

Doch, ich denke, in der Art kann man es machen.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 06:32:0203.06.02
an
On 03 Jun 2002 11:40:15 +0200, Christof Pflumm
<lti...@ltihp89.etec.uni-karlsruhe.de> wrote:

>Wechselwirkungsquerschnitt? Das Bohrsche Atommodell ist IMO
>irrelevant, man kann rein gar nichts damit anfangen.

Dann bitte ich um einen Vorschlag, wie ich einem 15jährigen, der pro
Woche _eine_ Stunde Physik hat und sich ohnehin nicht besonders dafür
interessiert, den Aufbau eines Atoms so erläutern kann, dass er es
begreift und vielleicht sogar sein Interesse an der Physik geweckt
wird.
Natürlich kann ich mit fachlich noch so korrekten Erläuterungen
kommen, das Ergebnis ist, dass der Schüler sie nicht versteht und
Physik als nicht verstehbares Fach für ihn endgültig gestorben ist.

Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 06:56:2203.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:
>
> Dann bitte ich um einen Vorschlag, wie ich einem 15jährigen, der pro
> Woche _eine_ Stunde Physik hat und sich ohnehin nicht besonders dafür
> interessiert, den Aufbau eines Atoms so erläutern kann, dass er es
> begreift und vielleicht sogar sein Interesse an der Physik geweckt
> wird.

Na denn, versuchen wir's mal: (Kritik wieder erwünscht)

Ein Atom ist aus Kern und Hülle aufgebaut.

Der Kern besteht aus neutralen Neutronen und positiv geladenen
Elektronen. Die Anzahl der Protonen im kern bestimmt, welches Element
wir vorliegen haben. Im Kern ist die Masse des Atoms weitestgehend konzentriert.

Die Hülle besteht aus negativ geladenen Elektronen. Wenn die Anzahl der
Elektronen von der Anzahl der Protonen im Kern verschieden ist, sprechen
wir von einem Ion.

Die Elektronen in der Hülle haben nicht alle die gleiche Energie (Es ist
IMHO sinnlos, das Atom einzuführen, bevor nicht der Energiebegriff
eingeführt ist.). Einige Elektronen haben dann natürlich eine besonders
kleine, andere eine besonders große Energie. Die Elektronen mit der
höchsten Energie lassen sich am leichtesten vom Atom entfernen. Diese
Elektronen (Valenzelektronen genannt) tragen überwiegend zum
Zusammenhalt aller Materie bei (Bindung) und diese Elektronen sind auch
an chemischen Reaktionen beteiligt.

Die Elektronen sind nicht gleichmäßig in der Hülle verteilt, sondern sie
haben sogenannte Aufenthaltswahrscheinlichkeiten. Manche Elektronen
(s-Elektronen genannt) sind in einem bestimmten Abstand vom Kern mit der
höchsten Wahrscheinlichkeit zu finden - wie auf einer Kugeloberfläche.
Andere Elektronen (z.B. die p-Elektronen) finden sich nur in ganz
bestimmte Richtungen. Das führt dazu, daß Moleküle, in denen Elektronen
von mehreren Atomen zusammen genutzt werden, manchmal ganz seltsame
Formen haben. Beim Wassermolekül bilden die beiden Wasserstoffatome mit
dem Sauerstoffatom beispielsweise einen Winkel von 105° zueinander.
Dieser Winkel führt dazu, daß Wasserstoffmolekül eine eher positiv und
eine eher negativ geladenen Seite hat (Dipol), eas wiederum dazu führt,
das Wasser Basis des Lebens ist, so wie wir es kennen.

Michael Dahms

Hendrik van Hees

ungelesen,
03.06.2002, 07:00:4903.06.02
an
Michael Dahms wrote:


> Der Kern besteht aus neutralen Neutronen und positiv geladenen
> Elektronen. Die Anzahl der Protonen im kern bestimmt, welches Element

^^^^^^^^^^^^
Protonen!

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 07:02:5703.06.02
an
On Mon, 03 Jun 2002 12:56:22 +0200, Michael Dahms
<michae...@gkss.de> wrote:

>Der Kern besteht aus neutralen Neutronen und positiv geladenen
>Elektronen. Die Anzahl der Protonen im kern bestimmt, welches Element

Am Rande: Kleiner Tippfehler: Im Kern sind die Protonen.

>Die Elektronen sind nicht gleichmäßig in der Hülle verteilt, sondern sie
>haben sogenannte Aufenthaltswahrscheinlichkeiten. Manche Elektronen
>(s-Elektronen genannt) sind in einem bestimmten Abstand vom Kern mit der
>höchsten Wahrscheinlichkeit zu finden - wie auf einer Kugeloberfläche.

Bei Schülern kommt hier die Assoziation: Die kleinen, negativ
geladenen Kügelchen, die Elektron heißen, fliegen auf einer
Kugelschale um den Kern herum - und manchmal fliegen sie halt etwas
daneben. Da ist die Vorstellung des Schülers dann schon wieder
gefährlich nahe am Bohrschen Atommodell.

>Andere Elektronen (z.B. die p-Elektronen) finden sich nur in ganz
>bestimmte Richtungen. Das führt dazu, daß Moleküle, in denen Elektronen

Da kann ich im Moment nicht sagen, ob Schüler das so einfach
akzeptieren oder was für (evtl. auch falsche) Vorstellungen auftreten,
denn für Schüler sind Elektronen kleine geladene Kügelchen. Warum die
jetzt nur an bestimmten Stellen sich aufhalten sollen, ist u.U.
manchen nicht einsichtig.

>von mehreren Atomen zusammen genutzt werden, manchmal ganz seltsame

Das müsste dann zeitgleich der Chemielehrer ausführen, sonst versteht
kein Schüler, was das heißen soll.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 07:10:1803.06.02
an
On Mon, 3 Jun 2002 13:05:38 +0200, Anette Stegmann
<anette_s...@gmx.de> wrote:

>{2002-06-03 13:02} "Andreas Rittershofer":

>
>> Bei Schülern kommt hier die Assoziation: Die kleinen,
>> negativ geladenen Kügelchen, die Elektron heißen, fliegen
>> auf einer Kugelschale um den Kern herum - und manchmal
>> fliegen sie halt etwas daneben.
>

>Das mag sein, ist aber kein Argument gegen Michaels Vorschlag.
>Und es ist schon gar kein Argument dafür, solche Vorurteile auch
>noch zu unterstützen, indem man das lehrt, was manche Schüler
>aufgrund von "Vorwissen" aus anderen Quellen, zu lernen
>erwarten.

Habe ich das gesagt? Lass' es doch einfach sein, Sachen in meinen Text
hinein zu interpretieren, die gar nicht drin stehen.
Ich stellte einfach nur fest, mit was in der Schule an dieser Stelle
zu rechnen ist.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 07:16:0703.06.02
an
On Mon, 3 Jun 2002 13:11:16 +0200, Anette Stegmann
<anette_s...@gmx.de> wrote:

>{2002-06-03 13:02} "Andreas Rittershofer":
>

>>>Andere Elektronen (z.B. die p-Elektronen) finden sich nur
>>>in ganz bestimmte Richtungen. Das führt dazu, daß Moleküle,
>>>in denen Elektronen
>>
>> Da kann ich im Moment nicht sagen, ob Schüler das so
>> einfach akzeptieren oder was für (evtl. auch falsche)
>> Vorstellungen auftreten, denn für Schüler sind Elektronen
>> kleine geladene Kügelchen. Warum die jetzt nur an
>> bestimmten Stellen sich aufhalten sollen, ist u.U. manchen
>> nicht einsichtig.
>

>Soll das heißen, daß man das lehren soll, was Schüler einfacher
>akzeptieren und daß sich der Physikunterricht nach (u.U.
>falschen) Vorstellungen von Schülern zu richten hat?

Nein, das habe ich nicht gesagt, Du interpretierst wieder lustig Dinge
in meinen Text, die nicht drin stehen.

Ich habe nur festgestellt, wo Probleme liegen können, wenn man das so
umsetzen will. Damit sollte man sich nämlich schon vorher beschäftigen
und nicht erst, wenn von Schülern die ersten Fragen kommen.

mfg ar

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Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 07:18:1403.06.02
an
On Mon, 3 Jun 2002 13:13:54 +0200, Anette Stegmann
<anette_s...@gmx.de> wrote:


>Wo habe ich das getan?

Wie sagte schon meine Oma: "Der Klügere gibt nach."

mfg ar

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Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 07:40:5103.06.02
an
Hendrik van Hees wrote:
>
> Michael Dahms wrote:
>
> > Der Kern besteht aus neutralen Neutronen und positiv geladenen
> > Elektronen. Die Anzahl der Protonen im kern bestimmt, welches Element
> ^^^^^^^^^^^^
> Protonen!

Ja, natürlich, s. der folgende Satz.

Michael Dahms

Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 07:43:2703.06.02
an

Nicht zeitgleich: Vorher! Als ich zur Schule gegangen bin, ist der
Atomaufbau auch zuerst in der Chemie (IIRC 9. Klasse) eingeführt worden.

Michael Dahms

Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 07:44:5103.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:
>
> On Mon, 03 Jun 2002 12:56:22 +0200, Michael Dahms
> <michae...@gkss.de> wrote:
> >
> >Die Elektronen sind nicht gleichmäßig in der Hülle verteilt, sondern sie
> >haben sogenannte Aufenthaltswahrscheinlichkeiten. Manche Elektronen
> >(s-Elektronen genannt) sind in einem bestimmten Abstand vom Kern mit der
> >höchsten Wahrscheinlichkeit zu finden - wie auf einer Kugeloberfläche.
>
> Bei Schülern kommt hier die Assoziation: Die kleinen, negativ
> geladenen Kügelchen, die Elektron heißen, fliegen auf einer
> Kugelschale um den Kern herum - und manchmal fliegen sie halt etwas
> daneben. Da ist die Vorstellung des Schülers dann schon wieder
> gefährlich nahe am Bohrschen Atommodell.

Bei den s-Elektronen ist das Bohr'sche Atommodell ja auch "am wenigsten falsch".

Michael Dahms

Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 07:52:1103.06.02
an

Nicht zeitgleich: Vorher! Als ich zur Schule gegangen bin, ist der
Atomaufbau zuerst in der Chemie (IIRC 9. Klasse) eingeführt worden.

Und wenn im Physikunterricht noch rüberkommt, daß Chemie Angewandte
Physik der Elektronenhülle ist, dann haben die Schüler wirklich was
für's Leben gelernt.

Michael Dahms

Christof Pflumm

ungelesen,
03.06.2002, 09:51:1803.06.02
an
and...@rittershofer.de (Andreas Rittershofer) writes:

> On 03 Jun 2002 11:40:15 +0200, Christof Pflumm
> <lti...@ltihp89.etec.uni-karlsruhe.de> wrote:
>
> >Wechselwirkungsquerschnitt? Das Bohrsche Atommodell ist IMO
> >irrelevant, man kann rein gar nichts damit anfangen.
>
> Dann bitte ich um einen Vorschlag, wie ich einem 15jährigen, der pro
> Woche _eine_ Stunde Physik hat und sich ohnehin nicht besonders
> dafür interessiert, den Aufbau eines Atoms so erläutern kann, dass
> er es begreift und vielleicht sogar sein Interesse an der Physik
> geweckt wird. Natürlich kann ich mit fachlich noch so korrekten
> Erläuterungen kommen, das Ergebnis ist, dass der Schüler sie nicht
> versteht und Physik als nicht verstehbares Fach für ihn endgültig
> gestorben ist.

Mir stellt sich da die Frage, ob es überhaupt sinnvoll ist, den
Atombau zu erklären. Aber ich nehme an, das steht so im Lehrplan :(

Ich würde sagen, das Atom hat einen sehr massiven, positiv geladenen
Kern und drum herum eine Elektronenwolke, eben keine diskreten kleinen
Bällchen, die drumherumschwirren. Ist das so viel schwerer zu
verstehen? Rechnen kann man in dem Stadium ja eh nix. Aber ich bin
kein Didaktiker. Aber dafür gibt's ja schließlich ganze Institute, die
sich mit solchen Fragen beschäftigen (zumindestens hier in Karlsruhe
haben wir so was).

Tschau,
Christof

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 10:50:0303.06.02
an
On 03 Jun 2002 15:51:18 +0200, Christof Pflumm
<lti...@ltihp89.etec.uni-karlsruhe.de> wrote:


>Mir stellt sich da die Frage, ob es überhaupt sinnvoll ist, den
>Atombau zu erklären. Aber ich nehme an, das steht so im Lehrplan :(

Einmal abgesehen davon, WIE genau es im Lehrplan steht. Auf jeden Fall
ist zu einem Zeitpunkt der Atomaufbau zu erklären, an dem die Schüler
mit Sicherheit noch keine Quantenmechanik verstehen werden. DAS ist
das Problem.

>
>Ich würde sagen, das Atom hat einen sehr massiven, positiv geladenen
>Kern und drum herum eine Elektronenwolke, eben keine diskreten kleinen
>Bällchen, die drumherumschwirren. Ist das so viel schwerer zu
>verstehen? Rechnen kann man in dem Stadium ja eh nix. Aber ich bin

Imho ja. Da wird praktisch jeder Schüler drunter verstehen, dass viele
kleine Bällchen in einer Wolke herumschwirren.

mfg ar

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Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 10:52:4803.06.02
an
On 03 Jun 2002 12:55:24 GMT, m...@doppler.thp.univie.ac.at (Rupert
Mazzucco) wrote:

>dann muss man darauf halt verzichten. Fuer alle
>praktischen Zwecke reicht doch "dichter positiver Kern
>+ duenne negative Huelle" aus.

Das stimmt natürlich im Prinzip.
Nur höre ich im Geiste dann schon Fragen der Art:
- Aus was besteht die Hülle?
- Warum ist die Hülle negativ geladen, wenn es da gar keine Teilchen
(Kügelchen) hat?

Darauf fällt mir im Moment keine gute Antwort ein.

mfg ar

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Christof Pflumm

ungelesen,
03.06.2002, 11:16:0103.06.02
an
and...@rittershofer.de (Andreas Rittershofer) writes:

> >Ich würde sagen, das Atom hat einen sehr massiven, positiv geladenen
> >Kern und drum herum eine Elektronenwolke, eben keine diskreten kleinen
> >Bällchen, die drumherumschwirren. Ist das so viel schwerer zu
> >verstehen? Rechnen kann man in dem Stadium ja eh nix. Aber ich bin
>
> Imho ja. Da wird praktisch jeder Schüler drunter verstehen, dass viele
> kleine Bällchen in einer Wolke herumschwirren.

Tja, Elektronen sind halt eben _keine_ kleinen Bällchen, auch wenn
einem das in den lustigen Zeichentrickfilmen so gezeigt wird
(Elektronen rot, mit Glanzpunkt links oben...). Da liegt wohl das
(bereits angesprochene Problem) vor, daß die Vorstellung der
punktförmigen Elektronen schon falsch ist (wenn auch oft durchaus
relevant, im Gegensatz zum Bohrschen Atommodell...)

Tschau,
Christof

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 11:36:1503.06.02
an
On 03 Jun 2002 17:16:01 +0200, Christof Pflumm
<lti...@ltihp89.etec.uni-karlsruhe.de> wrote:

>Tja, Elektronen sind halt eben _keine_ kleinen Bällchen, auch wenn
>einem das in den lustigen Zeichentrickfilmen so gezeigt wird
>(Elektronen rot, mit Glanzpunkt links oben...). Da liegt wohl das
>(bereits angesprochene Problem) vor, daß die Vorstellung der
>punktförmigen Elektronen schon falsch ist (wenn auch oft durchaus
>relevant, im Gegensatz zum Bohrschen Atommodell...)

Und wenn ich Halbleiter und p-n-Übergang erkläre, dann bildet sich
schon fast automatisch im Schülerkopf das Bild von den Bällchen als
Ladungsträger.

Hendrik van Hees

ungelesen,
03.06.2002, 12:03:1603.06.02
an
Christof Pflumm wrote:

> Ich würde sagen, das Atom hat einen sehr massiven, positiv geladenen
> Kern und drum herum eine Elektronenwolke, eben keine diskreten kleinen
> Bällchen, die drumherumschwirren. Ist das so viel schwerer zu
> verstehen? Rechnen kann man in dem Stadium ja eh nix. Aber ich bin
> kein Didaktiker. Aber dafür gibt's ja schließlich ganze Institute, die
> sich mit solchen Fragen beschäftigen (zumindestens hier in Karlsruhe
> haben wir so was).

Eben! Und diese Institute bekommen u.a. ihr Geld dafür Lehrer auszubilden,
die in der Lage sind, komplexe Sachverhalte, die sie selbstverständlich aus
einem *adäquaten* Fachstudium gelernt haben, umzusetzen, und zwar so, daß
sie "so einfach wie möglich, aber nicht einfacher" (Einstein) sind.

Imho ist in der Mittelstufe ohnedies nur ein *qualitatives* Verständnis vom
Atombau möglich. Außerdem bevorzuge ich einen deduktiven Aufbau gegenüber
einem historisierenden. Dazu gehören auch Demonstrations- und, noch viel
wichtiger, von den Schülern selbst durchgeführte Experimente, die
wesentliche Sachverhalte korrekt beschreiben. Es war mir schon klar, daß
ich mit meinen bewußt provozierenden Äußerungen wieder mal genau die Hunde
treffe, die jetzt bellen ;-)).

Um es nochmals klar zu sagen, ich bleibe dabei: Das Bohr-Sommerfeldsche
Atommodell hat in keiner Stufe der Schulausbildung etwas verloren. Das ist
allenfalls etwas für historisch interessierte Physikstudenten im 5.
Semester (besser noch im 6. Semester), die die Quantentheorie komplett
verstanden haben und wissen, wie man die Bohr-Sommerfeldtheorie aus SWKB
(wo S für Sommerfeld steht) herleitet und die beurteilen können, inwiefern
sie gültig ist.

Für die Mittelstufe halte ich eigentlich nur die klassische Mechanik auf der
Stufe eines Galilei (Kraft, Impuls, Energie, Erhaltungssätze), sehr
einfache Grundlagen elektrischer Schaltungen ("Ohmsches Gesetz") und
elementarste geometrische Optik (Linsengesetze, Spiegelgesetze)
halbquantitativ verstehbar. Ansonsten ist man auf qualtitative Vermittlung
von Phänomenen und ihrer naturwissenschaftliche Deutung angewiesen.

In der Oberstufe, wenn dann das notwendige Mathematikwerkzeug zur Verfügung
steht, vor allem also die Anfangsgründe der Analysis, ist dann das
Oberstufencurriculum in seiner heutigen Form schon gar nicht so übel,
vorausgesetzt man macht nach den Unterrichtseinheiten "Elektrizität und
Magnetismus" (die selbstverständlich mit den Maxwellgleichungen ihren
fulminanten Abschluß erreichen) und "Schwingungen und Wellen" (welch
letztere natürlich nahtlos aus den Maxwellgleichungen hervorgehen und auf
andere Wellenphänomene wie Wasserwellen übertragen werden können) Ernst mit
der Quantentheorie, die man über die Einstein-de Broglieschen
Analogiebildungen als eine Art Wellenmechanik einführen kann, wobei als
qualitativ neues Element die prinzipielle Unvereinbarkeit der Annahme
störungsfreie Messungen und dem Postulat einer atomistischen
Materiestruktur im Mittelpunkt stehen muß. Dieser qualitative Aspekt sollte
zugunsten der vollkommen überflüssigen langwierigen Behandlung des
Bohr-Sommerfeld-Modells ausgedehnt werden. Dieser Lernabschnitt endet mit
der Schrödingergleichung, wobei einfache Potentialtöpfe und der harmonische
Oszillator berechnet werden können. Das Wasserstoffatom kann allenfalls
noch in Spezialfällen betrachtet werden (s-Wellenzustände) oder in einer
gesonderten Unterrichtseinheit für besonders Interessierte in Form von AGs
und/oder Facharbeiten behandelt werden.

Vollkommen vernachlässigt habe ich bisher die heute unbedingt notwendige
Verwendung von Computern im Unterricht. Diese soll nicht nur den Umgang mit
wesentlichen Anwendungen in der naturwissenschaftlich-mathematischer
Software (dabei sollte ein CA-System wie MuPAD, Maple oder Mathematica
sowie eine Programmiersprache wie C oder C++ zum Einsatz kommen), sondern
auch eine Erziehung im guten Sinne des Wortes Gegenstand der pädagogischen
Bemühungen sein, d.h. es ist dazu zu erziehen, Computerresultate kritisch
zu hinterfragen und mit qualitativen Überlegungen zu vergleichen. Auch hier
scheint mir ein deutlicher Mangel an deutschen Schulen zu herrschen, was
imho eine nicht minder tragische kulturelle Katastrophe darstellt als die
verheerenden Ergebnisse beim Textverständnis und den Ausdrucksfähigkeiten
in der Mutter- und in der Fremdsprache.

Dies letztere Thema hat auch durchaus in den Naturwissenschaften seinen
Platz, sind doch diese Musterbeispiele für die Notwendigkeit präziser
Ausdrucksweise und dem Vermögen, einen Sachverhalt verständlich
darzustellen.

Hendrik van Hees

ungelesen,
03.06.2002, 12:06:3903.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:


> Wie sagte schon meine Oma: "Der Klügere gibt nach."

Eben, und deshalb ist die Welt so irrsinnig wie sie es eben ist, weil die
Klügeren eben immer nachgeben und die Dummen folglich stets ihre Ideen
durchsetzen ;-). SCNR.

Michael Dahms

ungelesen,
03.06.2002, 12:08:0803.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:
>
> On 03 Jun 2002 12:55:24 GMT, m...@doppler.thp.univie.ac.at (Rupert
> Mazzucco) wrote:
>
> >dann muss man darauf halt verzichten. Fuer alle
> >praktischen Zwecke reicht doch "dichter positiver Kern
> >+ duenne negative Huelle" aus.
>
> Das stimmt natürlich im Prinzip.
> Nur höre ich im Geiste dann schon Fragen der Art:
> - Aus was besteht die Hülle?
> - Warum ist die Hülle negativ geladen, wenn es da gar keine Teilchen
> (Kügelchen) hat?
>
> Darauf fällt mir im Moment keine gute Antwort ein.

Mir schon. Du kriegst Sie zu hören, wenn Du endlich Deinen
Einleitungsroman auf eine Zeile und Deine Signatur auf vier Zeilen kürzt.

Michael Dahms

Hendrik van Hees

ungelesen,
03.06.2002, 12:04:4803.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:


> Und wenn ich Halbleiter und p-n-Übergang erkläre, dann bildet sich
> schon fast automatisch im Schülerkopf das Bild von den Bällchen als
> Ladungsträger.

Dann erklärst Du's eben falsch! Es ist besser, hier mit Kontinuumsbildern zu
arbeiten als mit Teilchenbildern.

Hendrik van Hees

ungelesen,
03.06.2002, 12:12:0403.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:

> Das stimmt natürlich im Prinzip.
> Nur höre ich im Geiste dann schon Fragen der Art:
> - Aus was besteht die Hülle?

Und da ist eine ehrliche Antwort besser als eine falsche! Auf der Skala
atomarer Größen sind unsere klassischen Vorstellungen, die an der
Alltagserfahrung großer Systeme gebildet wurden, hinfällig. Wir können
nicht mehr sagen als die Physik uns eben zu sagen gestattet, nämlich daß
die Elektronen elementare Quanten sind, die wir nur in Form abstrakter
mathematischer Modelle verstehen und ihr Verhalten beschreiben können.

Zur Erläuterung für den Lehrer: Die Elektronen sind eben in dem Sinne
elementar, daß sie nicht auf einfachere physikalische Entitäten
zurückführbar sind als eben lokale Diracsche Feldoperatoren, die elektrisch
geladene massive Spin-1/2-Teilchen beschreiben.

> - Warum ist die Hülle negativ geladen, wenn es da gar keine Teilchen
> (Kügelchen) hat?
>
> Darauf fällt mir im Moment keine gute Antwort ein.

Denk' mal in der Richtung oben weiter. Wie man das in der Mittelstufe
vermitteln soll, ist mir unklar, deshalb meine Empfehlung, die Atomphysik
in der Mittelstufe außen vor zu lassen.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 12:18:1803.06.02
an
On Mon, 03 Jun 2002 18:08:08 +0200, Michael Dahms <michae...@gkss.de> wrote:


>Mir schon. Du kriegst Sie zu hören, wenn Du endlich Deinen
>Einleitungsroman auf eine Zeile und Deine Signatur auf vier Zeilen kürzt.

Kein Problem, wenn ein Ritter vom Orden der kurzen Signature darum ficht.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 12:23:5103.06.02
an
On Mon, 03 Jun 2002 18:12:04 +0200, Hendrik van Hees
<he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:

>> Nur höre ich im Geiste dann schon Fragen der Art:
>> - Aus was besteht die Hülle?
>
>Und da ist eine ehrliche Antwort besser als eine falsche! Auf der Skala

Das ist natürlich immer richtig. Aber offenbar herrscht derzeit, z.B. auch bei
den Schulbuchverlagen, die Meinung vor, lieber ein schlechtes Modell zu
verwenden als Erläuterungen, die jeden Schüler verschrecken.

>atomarer Größen sind unsere klassischen Vorstellungen, die an der
>Alltagserfahrung großer Systeme gebildet wurden, hinfällig. Wir können
>nicht mehr sagen als die Physik uns eben zu sagen gestattet, nämlich daß
>die Elektronen elementare Quanten sind, die wir nur in Form abstrakter
>mathematischer Modelle verstehen und ihr Verhalten beschreiben können.

Wenn ich das ohnehin nicht an der Physik interessierten Schülern sage, dann
fühlen sie sich absolut darin bestätigt, dass Physik Scheiße ist, dass kein
Mensch das verstehen kann und es eine Gemeinheit ist, dass sie sich jetzt
jahrelang damit rumschlagen müssen, bis sie es endlich abwählen können und es
ihnen immer das Zeugnis versaut.

>Denk' mal in der Richtung oben weiter. Wie man das in der Mittelstufe
>vermitteln soll, ist mir unklar, deshalb meine Empfehlung, die Atomphysik
>in der Mittelstufe außen vor zu lassen.

Tja - das sind die Lehrplankommissionen gefragt. Das Problem ist auch: Was macht
man dann in der Mittelstufe? Woher nimmt man in der Oberstufe die Zeit her, das
alles zu machen?

Cyriax

ungelesen,
03.06.2002, 16:33:4203.06.02
an

Es war mir schon klar, daß
> ich mit meinen bewußt provozierenden Äußerungen wieder mal genau die Hunde
> treffe, die jetzt bellen ;-)).

Aber aus den Newsgroups traust du dich wohl nicht hinaus??? ODER?
Christiane CYriax

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 16:38:1303.06.02
an
On Mon, 03 Jun 2002 18:04:48 +0200, Hendrik van Hees
<he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:

>> Und wenn ich Halbleiter und p-n-Übergang erkläre, dann bildet sich
>> schon fast automatisch im Schülerkopf das Bild von den Bällchen als
>> Ladungsträger.
>
>Dann erklärst Du's eben falsch! Es ist besser, hier mit Kontinuumsbildern zu
>arbeiten als mit Teilchenbildern.

Kontinuum im sprachlichen Zug? DAS sind die wahren Herausforderungen des Lebens.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
03.06.2002, 16:42:3303.06.02
an
On Mon, 03 Jun 2002 18:03:16 +0200, Hendrik van Hees
<he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:

>Für die Mittelstufe halte ich eigentlich nur die klassische Mechanik auf der
>Stufe eines Galilei (Kraft, Impuls, Energie, Erhaltungssätze), sehr

Impuls, Erhaltungssätze kommen bei uns erst in der Oberstufe.

>Magnetismus" (die selbstverständlich mit den Maxwellgleichungen ihren
>fulminanten Abschluß erreichen) und "Schwingungen und Wellen" (welch

An welcher öffentlichen Schule soll denn das gemacht werden? Wo hat man dafür
genug Physikstunden?

mfg ar

--
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Homepage: http://www.rittershofer.de/

Michael Dahms

ungelesen,
04.06.2002, 01:55:4304.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:
>
> On 03 Jun 2002 12:55:24 GMT, m...@doppler.thp.univie.ac.at (Rupert
> Mazzucco) wrote:
>
> >dann muss man darauf halt verzichten. Fuer alle
> >praktischen Zwecke reicht doch "dichter positiver Kern
> >+ duenne negative Huelle" aus.
>
> Das stimmt natürlich im Prinzip.
> Nur höre ich im Geiste dann schon Fragen der Art:
> - Aus was besteht die Hülle?

Aus Elektronen

> - Warum ist die Hülle negativ geladen, wenn es da gar keine Teilchen
> (Kügelchen) hat?

Rückfrage an den Schüler: Wie kommst Du darauf, daß es in der Hülle
Teilchen geben muß? Damit etwas existiert, muß es doch kein Teilchen sein.

Michael Dahms, auf die hypothetische Schülerantwort gespannt

Andreas Rittershofer

ungelesen,
04.06.2002, 02:20:1304.06.02
an
On Tue, 04 Jun 2002 07:55:43 +0200, Michael Dahms <michae...@gkss.de> wrote:

>> - Aus was besteht die Hülle?
>
>Aus Elektronen
>
>> - Warum ist die Hülle negativ geladen, wenn es da gar keine Teilchen
>> (Kügelchen) hat?
>
>Rückfrage an den Schüler: Wie kommst Du darauf, daß es in der Hülle
>Teilchen geben muß? Damit etwas existiert, muß es doch kein Teilchen sein.

Es fällt einem 10. Klässler schon sehr schwer, sich irgendetwas unter
"Magnetfeld" vorzustellen, das ich mit Eisenspänen visualisieren kann. Es fällt
ihm mit Sicherheit noch schwerer, sich ein Elektron NICHT als ein Teilchen
vorzustellen.

Andreas Rittershofer

ungelesen,
04.06.2002, 02:40:0104.06.02
an
On Tue, 04 Jun 2002 06:20:13 GMT, and...@rittershofer.de (Andreas Rittershofer)
wrote:


>Es fällt einem 10. Klässler schon sehr schwer, sich irgendetwas unter
>"Magnetfeld" vorzustellen, das ich mit Eisenspänen visualisieren kann. Es fällt
>ihm mit Sicherheit noch schwerer, sich ein Elektron NICHT als ein Teilchen
>vorzustellen.

Da habe ich mich vertan: Hier geht es ja sogar um Klassenstufe 8. Wenn ein
Schüler einen Stromkreis aufbaut, dann huscht für ihn da irgendwas durch das
Kabel - mit dem Abstraktionsvermögen eines 13jährigen können das eigentlich nur
Teilchen sein.

Ich denke, man muss immer sehen, was auf der einen Seite fachwissenschaftlich
und fachdidaktisch wünschenswert ist, und was auf der anderen Seite auch
realitätsnah ist. Mir kommt es hier manchmal so vor, dass das
Abstraktionsvermögen von Kindern überschätzt wurde. Ergebnis dieser
Überforderung ist dann sehr schnell Abschreckung.

Hendrik van Hees

ungelesen,
04.06.2002, 03:41:1104.06.02
an
Andreas Rittershofer wrote:

> On Mon, 03 Jun 2002 18:03:16 +0200, Hendrik van Hees
> <he...@physik.uni-bielefeld.de> wrote:
>
>>Für die Mittelstufe halte ich eigentlich nur die klassische Mechanik auf
>>der Stufe eines Galilei (Kraft, Impuls, Energie, Erhaltungssätze), sehr
>
> Impuls, Erhaltungssätze kommen bei uns erst in der Oberstufe.
>
>>Magnetismus" (die selbstverständlich mit den Maxwellgleichungen ihren
>>fulminanten Abschluß erreichen) und "Schwingungen und Wellen" (welch
>
> An welcher öffentlichen Schule soll denn das gemacht werden? Wo hat man
> dafür genug Physikstunden?

Darauf hab' ich gewartet ;-)). Genau jetzt hast Du nämlich ein Eigentor
geschossen. Diesen Kurs haben wir so im LK an einer Darmstädter Schule
durchgezogen. Leider wurde allerdings das Bohrsche Atommodell bis zum Exzeß
behandelt. Wenn man das noch weggelassen hätte, wäre am Schluß mehr Zeit
für Kern- und Teilchenphysik geblieben. Am realen Beispiel ist also
bewiesen, daß dieser Kurs durchgezogen werden kann, wenn man die
Physikausbildung nicht den Lehrern, sondern "Seiteneinsteigern" (in dem
Fall eine promovierte Physikerin, die vor ihrer Lehrerinnenlaufbahn in der
Forschung als Experimentalphysikerin tätig war)! SCNR.

Hendrik van Hees

ungelesen,
04.06.2002, 03:42:3004.06.02