Physik
stellt sich vor

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Physik ist eine äußert faszinierende Wissenschaft, die notwendige Grundlagen für viele andere Disziplinen, aber auch für Forschung und Technik legt. Das zentrale Ziel der Physik ist die Erforschung der Naturgesetze (oder wie es Goethes Faust ausdrückt: „..was die Welt im Innersten zusammenhält“). Kennzeichnend für ein physikalisches Vorgehen ist dabei das Wechselspiel von Theorie und Experiment.

Physikalische Erkenntnisse sind die Grundlage für vielfältige technische Entwicklungen und prägen so das Leben jedes Einzelnen. Auch für viele nicht physikalische Disziplinen, wie z. B. Biologie und Medizin, ist ein solides physikalisches Grundwissen zwingend notwendig, ebenso die sichere Kenntnis physikalischer Arbeitsweisen und Begriffsbildungen.

Deshalb hat das Gymnasium als allgemeinbildende Schule das Ziel, den Jugendlichen ein grundlegendes physikalisches Verständnis zu vermitteln und ihnen die Möglichkeit zu geben, sich mit physikalischen Fragestellungen aktiv auseinanderzusetzen und somit selbst zu kleinen Forschern zu werden.

Dies gelingt am zielführendsten durch Schülerexperimente, die im kompetenzorientierten Lehrplan des neuen neunjährigen Gymnasiums in jeder Jahrgangsstufe fest verankert sind. Die Schülerinnen und Schüler werden dabei unterstützt, Versuche möglichst selbständig zu planen, um ausgewählte physikalische Gesetze zu bestätigen oder Fehlvorstellungen zu widerlegen.

 

Aktuelles

Impulserhaltung im Physikunterricht der 10b

Impulserhaltung im Physikunterricht der 10b 

In den Physikübungsstunden werden Schüler zumeist mit klassischen Freihandexperimenten zum Impulserhaltungssatz konfrontiert, die wie folgt lauten (und auch von der 10b so durchgeführt wurden):

„Stöße hängen nicht nur von den Geschwindigkeiten, sondern auch von den Massen der am Stoß beteiligten Körper ab. Überprüft diese Aussage anhand möglichst zentraler Stöße von 2-Euro- und 5-Cent-Münzen und dokumentiert die einzelnen Experimentiervarianten filmisch mit der Smartphone-Kamera“.

Eine weitere Anwendung des Impulserhaltungssatzes ist das Rückstoßprinzip, das die Grundlage für den Raketentrieb darstellt.

Um die theoretischen Kenntnisse, aber auch praktischen Fähigkeiten und Fertigkeiten zu vertiefen, bauten die Schülerinnen und Schüler der 10b ein voll funktionsfähige Wasserraketen und analysierten zugleich einen Raketenstart.

Die einzelnen Raketenstarts wurden filmisch dokumentiert und können in der Galerie abgerufen werden.

Dr. Isabel Hörmann

 

Holbein gewinnt einen Klimakoffer

Dem Klimawandel experimentgestützt auf der Spur

– das Holbein-Gymnasium besticht mit seiner Bewerbung und gewinnt einen Klimakoffer

Im Januar 2021 starteten das Bayerische Staatsministerium für Umwelt- und Verbraucherschutz, die DPG sowie die LMU in München unter der Schirmherrschaft von Prof. Dr. Harald Lesch einen Aufruf, gelungene Unterrichtskonzepte in einem Bewerbungsverfahren für die Initiative „Klimawandel verstehen und handeln“ einzureichen. 

Abb1 Hörmann

 

 

 

 

Abb.1: Initiatoren und Sponsoren der Initiative „Klimawandel verstehen und Handeln“

Den Teilnehmern mit den engagiertesten Praxisbeispielen wurde dabei eine Teilnahme an der Verlosung eines begehrten Klimakoffers in Aussicht gestellt.

Nachdem unsere gelungenen und vielseitigen Konzepte (z.B. Projekte zum Klimawandel, erfolgreiche Teilnahme am Leibniz Intel Challenge Wettbewerb, 3. Platz beim SolarMobil Wettbewerb auf Landesebene, wissenschaftliche Beiträge in fachdidaktischen Zeitschriften) die Jury überzeugt haben, stand fest: Das Holbein-Gymnasium soll sein Bildungsprogramm zum Klimawandel in Zukunft mit ausgewählten Experimenten des Klimakoffers noch weiter aufwerten dürfen.

Mit Hilfe des Klimakoffers können nun wissenschaftliche Hintergründe und Folgen des Klimawandels von unseren Schülerinnen und Schülern experimentgestützt erarbeitet und verschiedene naturwissenschaftliche Zusammenhänge an folgenden Schülerexperimenten untersucht werden:

Abb2 Hörmann 

Abb. 2: Ausgewählte Experimente des Klimakoffers

  1. Die Erde im Sonnensystem - Was macht unsere Erde zu einem bewohnbaren Planeten?
  1. Die Erde wird bestrahlt - Warum wird die Erde nicht immer heißer, obwohl sie ständig von der Sonne bestrahlt wird?
  1. Die Erde wird bestrahlt - Welche Rolle spielen die Eisflächen für die Temperatur der Erde?
  1. Die Erde, ein strahlender Planet - Können wir die Wärmestrahlung der Erde sichtbar machen?
  1. Die Erde ein strahlender Planet - Welche Materialien sind durchlässig für sichtbares Licht, welche für die Infrarotstrahlung?
  1. Stellschraube für die Erdtemperatur - Welchen Einfluss haben Treibhausgase auf die Erdtemperatur?
  1. Stellschraube für die Erdtemperatur - Für welche Temperatur auf der Erde sorgt der natürliche Treibhauseffekt?
  1. Die Wirkung von Treibhausgasen - Welche Wirkung haben Treibhausgase auf die Erdtemperatur?
  1. Die Wirkung von Treibhausgasen - Warum erwärmen Treibhausgase in der Atmosphäre den Erdboden?
  1. Der Anstieg des Meeresspiegels - Wie führt der Klimawandel zu einem Anstieg des Meeresspiegels?
  1. Die Klimazonen und der Klimawandel - Wie entstehen die Klimazonen der Erde und welche Auswirkungen hat der Klimawandel auf deren Ausbreitung?
  1. Die Ozeane als Klimapuffer - Wie schützen uns die Ozeane vor einem noch stärkeren Klimawandel?
  1. Die Versauerung der Ozeane - Warum macht CO2 die Ozeane sauer und welche Folgen hat dies?
  1. Freisetzung von CO2 durch die Ozeane - Warum verstärkt die Erwärmung der Ozeane die globale Erwärmung?
  1. Kipppunkte: Wenn das Klima kippt… Wird der Klimawandel irgendwann nicht mehr zu bremsen sein?
  1. Kipppunkte: Achillesferse im Klimasystem - Was sind Kipppunkte und wie hängen sie zusammen?

Neben den ansprechenden Experimenten liefert der Klimakoffer sogleich Unterrichtsmaterialien, die ein effektives experimentgestütztes Erarbeiten der 16 Forschungsfragen in Form von klaren Anleitungen, abwechslungsreichen Arbeitsaufträgen und Dokumentationshilfen gut in die Unterrichtspraxis integrieren lassen.

Abb3 Hörmann

Abb. 3: Unser Klimakoffer – mit Experimenten dem Klimawandel auf der Spur

Nun stellt sich die Frage, wie ein derart gelungenes Bildungsangebot, mit dem die Ursachen und Folgen des aktuellen Klimawandels, aber auch die Chancen, die sich heute noch bieten, als Beitrag eines gesellschaftlichen Umdenkens in die Unterrichtspraxis integriert werden können.

Im Geographieunterricht können die Experimente im Rahmen der Unterrichtseinheiten „Globale Herausforderungen“ (10. Jahrgangsstufe) und „Umweltrisiken und menschliches Verhalten“ (11. Jahrgangsstufe) wie auch in einschlägigen P-/W-Seminaren einen wichtigen Beitrag zum abwechslungsreichen Erarbeiten und Verstehen der komplexen Thematik leisten. 

Ab dem Schuljahr 2021/2022 widmet sich der Lehrplan der 9. Jahrgangsstufe in der Physik einer zehn Unterrichtsstunden umfassenden Thematisierung von weiteren relevanten physikalischen Aspekten des Klimasystems und identifiziert dabei die Beiträge der Physik zum Erkenntnisfortschritt in diesem Themenbereich. Insbesondere soll durch die Arbeit mit dem Klimakoffer die Bedeutung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen für die Objektivierung der Klimadebatte den Schülerinnen und Schülern bewusst werden.

Die Freude über den Erhalt des Klimakoffers ist sehr groß, da dieser eine sichtliche Ergänzung unserer Ausstattung darstellt. Auch wenn aufgrund der aktuellen Corona-Pandemie der Koffer derzeit im Unterricht nicht zum Einsatz kommen kann, so sind wir auf die zukünftige handlungspraktische Erprobung mit unseren Schülerinnen und Schülern gespannt.

An dieser Stelle sei der Initiative „Klimawandel verstehen und handeln“ für die tollen Bildungsmaterialien herzlich gedankt. 

Dr. Isabel Hörmann, StRin