Gute Aufgaben - Landesbildungsserver Sachsen-Anhalt
Gute Aufgaben - Landesbildungsserver Sachsen-Anhalt Gute Aufgaben - Landesbildungsserver Sachsen-Anhalt
Von guten Aufgaben zu anspruchsvollen Klassenarbeiten Anregungen zur Gestaltung regionaler Fortbildungen Autor: Dr. Hans-Peter Pommeranz Inhaltsverzeichnis Physik Anliegen und Gestaltung des Fortbildungsmaterials 2 Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden? 4 Modul 2: Welche Aufgabenformate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet? 11 Modul 3: Wie sollten die Aufgaben gestaltet und formuliert sein? 18 Modul 4: Wie kann eine Aufgabe einem Anforderungsbereich (AFB) zugeordnet werden? 22 Modul 5: Wie kann das Anforderungsniveau einer Aufgabe verändert werden? 25 Modul 6: Wie bewertet man offene Aufgaben? 28 Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit 33 Literaturverzeichnis 46 1
- Seite 2 und 3: Anliegen und Gestaltung des Fortbil
- Seite 4 und 5: Modul 1: Welche Kompetenzen sollen
- Seite 6 und 7: Kopiervorlage 1 Modul 1: Welche Kom
- Seite 8 und 9: 3 Magnetfeld eines Leiters Modul 1:
- Seite 10 und 11: Übung 2 Beispiele für entsprechen
- Seite 12 und 13: Modul 2: Welche Aufgabenformate sin
- Seite 14 und 15: Modul 2: Welche Aufgabenformate sin
- Seite 16 und 17: Modul 2: Welche Aufgabenformate sin
- Seite 18 und 19: Modul 3: Wie sollten Aufgaben gesta
- Seite 20 und 21: Kopiervorlage 2 Anforderungsbereich
- Seite 22 und 23: Modul 4: Wie kann man eine Aufgabe
- Seite 24 und 25: Kopiervorlage 3 Modul 4: Wie kann m
- Seite 26 und 27: Modul 5: Wie kann das Anforderungsn
- Seite 28 und 29: Modul 6: Wie bewertet man offene Au
- Seite 30 und 31: Erwartungshorizont: Kompetenzbereic
- Seite 32 und 33: 3 Physikalische Assoziationen Modul
- Seite 34 und 35: Modul 7: Was ist eine anspruchsvoll
- Seite 36 und 37: Modul 7: Was ist eine anspruchsvoll
- Seite 38 und 39: Kopiervorlage 4 Modul 7: Was ist ei
- Seite 40 und 41: Erwartungshorizont Modul 7: Was ist
- Seite 42 und 43: Klassenarbeit 2 Modul 7: Was ist ei
- Seite 44 und 45: Klassenarbeit 3 Modul 7: Was ist ei
- Seite 46: Literaturverzeichnis /1/ Pommeranz,
Von guten <strong>Aufgaben</strong> zu<br />
anspruchsvollen Klassenarbeiten<br />
Anregungen zur Gestaltung regionaler Fortbildungen<br />
Autor: Dr. Hans-Peter Pommeranz<br />
Inhaltsverzeichnis<br />
Physik<br />
Anliegen und Gestaltung des Fortbildungsmaterials 2<br />
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden? 4<br />
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet? 11<br />
Modul 3: Wie sollten die <strong>Aufgaben</strong> gestaltet und formuliert sein? 18<br />
Modul 4: Wie kann eine Aufgabe einem Anforderungsbereich (AFB) zugeordnet werden? 22<br />
Modul 5: Wie kann das Anforderungsniveau einer Aufgabe verändert werden? 25<br />
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>? 28<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit 33<br />
Literaturverzeichnis 46<br />
1
Anliegen und Gestaltung des Fortbildungsmaterials<br />
Insbesondere durch die Ergebnisse internationaler Leistungstests wie TIMSS, PISA und IG-<br />
LU ist die Qualität von Schule im Allgemeinen und von Unterricht im Besonderen verstärkt ins<br />
Zentrum der Aufmerksamkeit gerückt worden. Vielfältige gemeinsame Initiativen der Bundes-<br />
länder, wie die Überarbeitung der Einheitlichen Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung<br />
oder die Erarbeitung von Bildungsstandards für den Mittleren Bildungsabschluss, orientieren<br />
auf eine neue und vergleichbare Bildung an allen Schulen einer Schulform in der Bundesre-<br />
publik Deutschland. Auch im Land <strong>Sachsen</strong>-<strong>Anhalt</strong> wurde z. B. mit der Erarbeitung niveaube-<br />
stimmender <strong>Aufgaben</strong> für die Schuljahrgänge 6 und 8 eine Orientierung bezüglich des anzu-<br />
strebenden Niveaus gegeben.<br />
Eine durch das LISA durchgeführte stichprobenartige Analyse von Klassenarbeiten(vgl. /1/),<br />
die im zweiten Halbjahr des Schuljahres 2003/2004 geschrieben wurden, hat jedoch Folgen-<br />
des ergeben:<br />
- Die Lehrkräfte orientierten sich an den Zielen und Inhalten der einzelnen Themen der<br />
Rahmenrichtlinien (RRL). Aber nur in einem Teil der untersuchten Arbeiten wurden die<br />
Qualifikationen, wie sie im Kapitel 2 der RRL beschrieben sind, in ihrer Vielfalt überprüft.<br />
In einer Reihe von Klassenarbeiten dominierten wissensorientierte <strong>Aufgaben</strong>.<br />
- Nur bei einem geringen Teil der untersuchten Klassenarbeiten war eine komplexe Aufga-<br />
benstellung erkennbar. Die Hälfte aller Klassenarbeiten war durch kurzschrittige, additive<br />
<strong>Aufgaben</strong>stellungen gekennzeichnet.<br />
- Die <strong>Aufgaben</strong>stellungen waren in einem Teil der Arbeiten nicht eindeutig formuliert. Die<br />
Erwartungshorizonte waren mitunter unexakt oder fehlten völlig - ebenso die Zuordnung<br />
der <strong>Aufgaben</strong> zu Anforderungsbereichen.<br />
- Der in den KMK-Standards für den mittleren Bildungsabschluss (vgl. /2/) beschriebene<br />
Kompetenzbereich „Erkenntnisgewinnung“ wurde relativ wenig, der Kompetenzbereich<br />
„Bewertung“ überhaupt nicht zum Gegenstand von Klassenarbeiten gemacht. Damit im<br />
Zusammenhang steht auch, dass in der Mehrheit der untersuchten Klassenarbeiten die<br />
gewählten <strong>Aufgaben</strong>formate einseitig waren und den Schülerinnen und Schüler kaum<br />
Material zur Bearbeitung zur Verfügung gestellt wurde.<br />
- Der Vergleich einzelner Klassenarbeiten offenbart eine Diskrepanz zwischen dem Anfor-<br />
derungsniveau einerseits und den erteilten Halbjahresnoten andererseits.<br />
Eine Möglichkeit, die festgestellten Mängel schrittweise zu überwinden besteht darin, den<br />
kritischen Gedankenaustausch und die kollegiale Beratung in regionalen Fortbildungen zu<br />
einzelnen Schwerpunkten zu organisieren. Dazu will dieses Heft Anregung und Unterstüt-<br />
zung geben. Die angeführten <strong>Aufgaben</strong> sollten durch eigene oder durch <strong>Aufgaben</strong>, die von<br />
Teilnehmer und Teilnehmerinnen der Fortbildungsveranstaltung erarbeitet wurden, ergänzt<br />
werden.<br />
2
Das Fortbildungsmaterial ist modular aufgebaut. Diese Module haben eine folgerichtige An-<br />
ordnung und decken in ihrer Gesamtheit die wesentlichen Gesichtspunkte der Erarbeitung<br />
guter <strong>Aufgaben</strong> und anspruchsvoller Klassenarbeiten ab. Entsprechend der Interessen der<br />
an den jeweiligen Fortbildungen teilnehmenden Lehrkräften ist es jedoch möglich und unter<br />
Beachtung der zur Verfügung stehenden Zeit auch geboten, nur das eine oder andere Modul<br />
in den Mittelpunkt der Veranstaltung zu stellen und auf die anderen Module nur überblicksar-<br />
tig einzugehen. Es ist aber auch möglich, mithilfe dieses Materials einen Fortbildungszyklus<br />
von drei oder vier Veranstaltungen zu organisieren.<br />
Überblick über den Aufbau der einzelnen Module<br />
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
theoretische Grundlagen Kopiervorlage 1:<br />
Bildungsstandards für den Mittleren Bildungsabschluss<br />
(2 S)<br />
3<br />
Übung 1<br />
Übung 2<br />
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
theoretische Grundlagen<br />
Beispiele 1, 2, 3, 4, 5, 6<br />
Folienvorlage 1:<br />
Darstellungsformen und Darstellungsebenen<br />
(1 S)<br />
Modul 3: Wie sollten <strong>Aufgaben</strong> gestaltet und formuliert werden?<br />
theoretische Grundlagen<br />
Beispiele 7, 8<br />
Kopiervorlage 2:<br />
Signalwörter (1 S)<br />
Übung 3<br />
Übung 4<br />
Modul 4: Wie kann eine Aufgabe einem Anforderungsbereich (AFB) zugeordnet werden?<br />
theoretische Grundlagen<br />
Beispiele 9, 10<br />
Kopiervorlage 3:<br />
fachspezifische Charakterisierung der<br />
Anforderungsbereiche<br />
Übung 5<br />
Modul 5: Wie kann das Anforderungsniveau einer Aufgabe verändert werden?<br />
theoretische Grundlagen<br />
Beispiel 11<br />
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>?<br />
theoretische Grundlagen<br />
Beispiele 12, 13, 14<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
theoretische Grundlagen Kopiervorlage 4:<br />
Checkliste für Klassenarbeiten<br />
Übung 6<br />
Übung 7<br />
Übung 8<br />
Übung 9<br />
Übung 10
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
Die wichtigste Entscheidung bei der Auswahl oder Konstruktion von <strong>Aufgaben</strong> für Lernkon-<br />
trollen ist die Frage, was eigentlich überprüft werden soll:<br />
Sollen Fakten reproduziert werden? Sollen Gesetzmäßigkeiten zur Erklärung eines Phä-<br />
nomens angewendet werden? Sollen Verfahren zur Bestimmung einer Größe mithilfe ei-<br />
nes Diagramms genutzt werden? Soll getestet werden, ein ob die Schülerinnen und Schü-<br />
ler ein Experiment planen, durchführen oder auswerten können?<br />
Diese Fragen hängen unmittelbar mit den Zielsetzungen des vorangegangenen Unterrichts<br />
zusammen. Denn auch hier mussten Entscheidungen darüber getroffenen werden, welche<br />
physikalischen Inhalte (Begriffe, Gesetze, technischen Anwendungen) sich die Schülerinnen<br />
und Schüler aneignen und welche Fähigkeiten sie dabei entwickeln sollten. Und nur für einen<br />
Teil dieser Entscheidungen geben die Rahmenrichtlinien eine klare Orientierung durch die<br />
bei den einzelnen Themen angegebenen Qualifikationen 1 und verbindlichen Inhalte. Aber<br />
insbesondere für die im Kapitel 2 der Rahmenrichtlinien angegebenen Qualifikationen muss<br />
entschieden werden, an welchem Inhalt und zu welchem Zeitpunkt sie auf welchem Niveau<br />
entwickelt werden. Unterstützung bieten dabei die Niveaubestimmenden <strong>Aufgaben</strong> (vgl. /3/<br />
und /4/).<br />
Die KMK-Standards für den Mittleren Bildungsabschluss machen die Vielfalt der im Physik-<br />
unterricht auszubildenden Kompetenzen deutlich und geben diesen mit den dort darge-<br />
stellten Kompetenzbereichen Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Be-<br />
wertung eine Ordnung. Im Folgenden sind die für diese Kompetenzbereiche beschlossenen<br />
Standards aufgeführt:<br />
1<br />
In der pädagogischen Literatur werden seit einigen Jahren in der Regel nur noch im Unterricht auszubildende<br />
Kompetenzen beschrieben. Dabei unterscheidet man zwischen inhaltsbezogenen Kompetenzen (z. B. das<br />
Ohm´sche Gesetz in verschiedenen Kontexten anwenden) und allgemeinen (manchmal auch handlungsbezogenen<br />
oder prozessbezogenen) Kompetenzen (z. B. Experimente planen, durchführen und auswerten) (vgl. z.<br />
B. /5/).<br />
4
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
Standards für die Kompetenzbereiche des Faches Physik<br />
Im Folgenden werden für die vier Kompetenzbereiche Regelstandards formuliert, die von<br />
Schülerinnen und Schülern mit Erreichen des Mittleren Schulabschlusses zu erwerben sind.<br />
1 Standards für den Kompetenzbereich Fachwissen<br />
Physikalische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Fakten, Gesetzmäßigkeiten kennen<br />
und Basiskonzepten zuordnen<br />
Die Schülerinnen und Schüler<br />
F 1 verfügen über ein strukturiertes Basiswissen auf der Grundlage der Basiskonzepte<br />
F 2 geben ihre Kenntnisse über physikalische Grundprinzipien, Größenordnungen, Messvorschriften,<br />
Naturkonstanten sowie einfache physikalische Gesetze wieder<br />
F 3 nutzen diese Kenntnisse zur Lösung von <strong>Aufgaben</strong> und Problemen<br />
F 4 wenden diese Kenntnisse in verschiedenen Kontexten an<br />
F 5 ziehen Analogien zum Lösen von <strong>Aufgaben</strong> und Problemen heran<br />
2 Standards für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung<br />
Experimentelle und andere Untersuchungsmethoden sowie Modelle nutzen<br />
Die Schülerinnen und Schüler<br />
E 1 beschreiben Phänomene und führen sie auf bekannte physikalische Zusammenhänge<br />
zurück<br />
E 2 wählen Daten und Informationen aus verschiedenen Quellen zur Bearbeitung von<br />
<strong>Aufgaben</strong> und Problemen aus, prüfen sie auf Relevanz und ordnen sie<br />
E 3 verwenden Analogien und Modellvorstellungen zur Wissensgenerierung<br />
E 4 wenden einfache Formen der Mathematisierung an<br />
E 5 nehmen einfache Idealisierungen vor<br />
E 6 stellen an einfachen Beispielen Hypothesen auf<br />
E 7 führen einfache Experimente nach Anleitung durch und werten sie aus<br />
E 8 planen einfache Experimente, führen sie durch und dokumentieren die Ergebnisse<br />
E 9 werten gewonnene Daten aus, ggf. auch durch einfache Mathematisierungen<br />
E 10 beurteilen die Gültigkeit empirischer Ergebnisse und deren Verallgemeinerung<br />
5<br />
Kopiervorlage 1
Kopiervorlage 1<br />
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
3 Standards für den Kompetenzbereich Kommunikation<br />
Informationen sach- und fachbezogen erschließen und austauschen<br />
Die Schülerinnen und Schüler<br />
K 1 tauschen sich über physikalische Erkenntnisse und deren Anwendungen unter angemessener<br />
Verwendung der Fachsprache und fachtypischer Darstellungen aus<br />
K 2 unterscheiden zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung von<br />
Phänomenen<br />
K 3 recherchieren in unterschiedlichen Quellen<br />
K 4 beschreiben den Aufbau einfacher technischer Geräte und deren Wirkungsweise<br />
K 5 dokumentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit<br />
K 6 präsentieren die Ergebnisse ihrer Arbeit adressatengerecht<br />
K 7 diskutieren Arbeitsergebnisse und Sachverhalte unter physikalischen Gesichtspunkten<br />
4 Standards für den Kompetenzbereich Bewertung<br />
Physikalische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten<br />
Die Schülerinnen und Schüler<br />
B 1 zeigen an einfachen Beispielen die Chancen und Grenzen physikalischer Sichtweisen<br />
bei inner- und außerfachlichen Kontexten auf<br />
B 2 vergleichen und bewerten alternative technische Lösungen auch unter Berücksichtung<br />
physikalischer, ökonomischer, sozialer und ökologischer Aspekte<br />
B 3 nutzen physikalisches Wissen zum Bewerten von Risiken und Sicherheitsmaßnahmen<br />
bei Experimenten, im Alltag und bei modernen Technologien<br />
B 4 benennen Auswirkungen physikalischer Erkenntnisse in historischen und gesellschaftlichen<br />
Zusammenhängen<br />
6
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
Ordnen Sie jeder der folgenden <strong>Aufgaben</strong> bzw. Teilaufgaben den Kompetenzbereich und<br />
die Teilkompetenz aus den KMK-Bildungsstandards für den Mittleren Bildungsabschluss<br />
zu, die damit überprüft werden soll.<br />
1 Hydraulische Anlagen<br />
a) Erkläre mithilfe der Skizze das Zustandekommen<br />
der großen Kraft, die der Arbeitskolben<br />
einer hydraulischen Anlage ausüben kann.<br />
b) Gib die Werte für A und F an.<br />
Pumpkolben Arbeitskolben<br />
Kraft Fläche Kraft Fläche<br />
15 N 50 cm 2<br />
7 N 5 dm 2<br />
c) Gib zwei Anwendungsbeispiele für hydraulische Anlagen an.<br />
2 Gestapelte Kisten<br />
7<br />
45 N A<br />
F 125 dm 2<br />
Auf einer ebenen Fläche stehen gleich große und gleich schwere quaderförmige Kisten in<br />
folgenden Anordnungen:<br />
Die Kisten rufen auf der Unterlage einen Druck hervor.<br />
F P<br />
A F<br />
a) Ordne die Anordnungen nach steigendem Druck und begründe deine Entscheidung.<br />
Übung 1<br />
b) Erläutere an einem Beispiel, warum die Beachtung der bei der Teilaufgabe a gemachten<br />
Erkenntnis bedeutsam ist.
3 Magnetfeld eines Leiters<br />
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
a) Skizziere das Magnetfeld eines geraden stromdurchflossenen Leiters.<br />
b) In einem Experiment wurde untersucht, wie sich die Stärke des Magnetfeldes eines<br />
stromdurchflossenen geraden Leiters mit zunehmender Entfernung ändert. Dabei wurden<br />
folgende Messwerte ermittelt:<br />
Entfernung s in cm 2,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0<br />
Flussdichte B in µT 790 320 160 110 81 64 53<br />
Stelle die Messwerte in einem B(s)-Diagramm dar.<br />
Stelle eine Vermutung für den Zusammenhang zwischen s und B auf und begründe deine<br />
Vermutung.<br />
c) In einigen Ländern werden Hochspannungsleitungen nur noch im Erdboden verlegt.<br />
Begründe den Sinn dieser Maßnahme.<br />
4 Der Eisbär<br />
Vor Zehntausenden von Jahren haben die Braunbären die Arktis und das Eis des Nordpolarmeeres<br />
als neuen Lebensraum erobert und sich den dort herrschenden klimatischen Bedingungen<br />
angepasst. Meist liegen die Eisbären träge direkt auf dem Eis. Auf der Jagd nach<br />
km<br />
Robben, Fischen und Seevögeln können sie aber eine Geschwindigkeit von 40 errei-<br />
h<br />
chen und auch sehr gut schwimmen.<br />
Eisbären sind Warmblütler mit einer inneren Körpertemperatur von 38 °C. Die Temperatur<br />
auf der Hautoberfläche beträgt bei Windstille 36 °C, kann aber bei Wind auf 27 °C absinken.<br />
Die Bären haben einen sehr kurzen Schwanz und kleine Ohren. Ihre Fußsohlen sind dicht<br />
behaart. das gelblich-weiße Fell auf ihrer schwarzen Haut ist sehr dicht und das Wasser läuft<br />
sofort ab. Im Fell sind viele kleine Luftpolster eingeschlossen. Unterhalb der Haut befindet<br />
sich eine dicke Fettschicht.<br />
Das Fell ist insbesondere für Infrarotstrahlung durchsichtig, sodass ein beträchtlicher Teil<br />
dieser Wärmestrahlung auf die schwarze Haut des Bären gelangen kann und dort absorbiert<br />
wird.<br />
Messungen haben ergeben, dass der Wärmeverlust PVerlust eines Eisbären mit der Laufge-<br />
W N<br />
schwindigkeit v berechnet werden kann mit PVerlust = 62,<br />
8 + 4 ⋅ v . Dieser Verlust wird<br />
2 2<br />
m m<br />
W<br />
durch die einfallende Sonnenstrahlung, die auch bei bewölktem Himmel bis zu 130 be- 2<br />
m<br />
trägt, teilweise ausgeglichen.<br />
a) Stelle in einer Tabelle Merkmale im Körperbau des Eisbären, mit denen er sich an die<br />
Umgebung angepasst hat, und deren Wirkung/Nutzen gegenüber.<br />
b) Nach unserer Erfahrung absorbieren dunkle Körper viel besser das Sonnenlicht und<br />
erwärmen sich deshalb auch viel schneller als helle. Müsste der Eisbär dann nicht<br />
besser ein dunkles Fell haben?<br />
Beschreibe ein Experiment, mit dem diese Vermutung untersucht werden kann.<br />
c) Bei welcher Windgeschwindigkeit wird der Wärmeverlust durch die einfallende Son-<br />
W<br />
nenstrahlung von P Sonne = 130 gerade ausgeglichen?<br />
2<br />
m<br />
8
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
Mögliche Zuordnung der Teilaufgaben zu Kompetenzbereichen und Teilkompetenzen<br />
Teilaufgabe Kompetenzbereich Teilkompetenz<br />
1a Kommunikation K4<br />
1b Fachwissen F3<br />
1c Fachwissen F1<br />
2a Fachwissen F3<br />
2b Bewerten B3<br />
3a Kommunikation K1<br />
3b<br />
Kommunikation K1<br />
Erkenntnisgewinnung E9<br />
3c Bewertung B3<br />
4a<br />
Erkenntnisgewinnung E2<br />
Kommunikation K1<br />
4b Erkenntnisgewinnung E8<br />
4c Fachwissen F3<br />
9
Übung 2<br />
Beispiele für entsprechende <strong>Aufgaben</strong><br />
1 Das Anfahren von Zügen<br />
Modul 1: Welche Kompetenzen sollen überprüft werden?<br />
Formulieren Sie zum jeweils angegebenen physikalischen Gegenstand eine Aufgabe zur<br />
Überprüfung der dazu angegebenen Kompetenz.<br />
1 Kinematik einer Punktmasse - Erkenntnisgewinnung<br />
2 Energie - Kommunikation<br />
3 Induktion - Bewerten<br />
Um das Anfahren von Zügen zu untersuchen, hat eine Schülergruppe sich am Bahnsteig<br />
jeweils zwischen den einzelnen Wagen eines Interregio-Zuges der Deutschen<br />
Bahn im Abstand von jeweils 26,4 m aufgestellt (vgl. Skizze). Genau beim Anfahren<br />
haben alle Schülerinnen bzw. Schüler ihre Stoppuhr in Gang gesetzt und beim Passieren<br />
des Endes des letzten Wagens wieder angehalten. Dabei erhielten sie folgende<br />
Messwerte:<br />
Standort 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1<br />
t in m 16,4 23,7 27,4 31,1 36,5 37,3 40,5 43,7 47,8 51,8<br />
Skizze:<br />
Messpunkte 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10<br />
Untersuche, ob dieser Zug gleichmäßig beschleunigt anfährt.<br />
2 Windkraftwerke in der Diskussion<br />
In den letzten Jahren hat die Anzahl der Windkraftwerke in Deutschland stark zugenommen,<br />
gleichzeitig gibt es zahlreiche Einwände gegen die Errichtung neuer Anlagen.<br />
Stelle übersichtlich die Vor- und Nachteile der Energieerzeugung durch Windkraftanlagen<br />
dar.<br />
3 Der Fahrraddynamo<br />
Bei Generatoren kann das Magnetfeld im Innern rotieren (so genannte Innenpolmaschinen)<br />
oder außen feststehen (Außenpolmaschine), während sich im Innern eine<br />
Induktionsspule dreht.<br />
Begründe, warum Fahrraddynamos in der Regel als Innenpolmaschine gefertigt werden.<br />
10
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner<br />
Kompetenzen geeignet?<br />
Jede Aufgabe besteht formal aus drei Teilen - dem Informationsteil, dem Frage- oder Auf-<br />
tragsteil und dem Antwortteil.<br />
Im Informationsteil werden den Schülerinnen und Schülern alle zur Bearbeitung notwendi-<br />
gen Informationen (z. B. über das beigefügte Material) mitgeteilt. Es ist aber durchaus üblich,<br />
in Klassenarbeiten diese Informationen als weitgehend bekannt vorauszusetzen.<br />
Im Frage- oder Auftragsteil wird den Bearbeitern das Problem mitgeteilt, das sie auf der<br />
Grundlage der gegebenen Informationen zu lösen haben.<br />
Der Antwortteil kann sehr verschieden gestaltet werden. Danach orientiert sich die Eintei-<br />
lung der <strong>Aufgaben</strong> in <strong>Aufgaben</strong>formate (vgl. auch /5/, S. 105f und /6/, S. 114ff):<br />
offene Aufgabe<br />
Antworten sind auch<br />
der Lehrkraft nicht vollständig<br />
bekannt.<br />
halboffene Aufgabe<br />
Antworten sind der<br />
Lehrkraft bekannt.<br />
geschlossene Aufgabe<br />
Antworten sind der<br />
Lehrkraft und den Schülern<br />
bekannt.<br />
Abb. 1: <strong>Aufgaben</strong> nach Antwortformaten mit typischen Beispielen und möglichen Aufforderungen<br />
Die Entscheidung für oder gegen bestimmte <strong>Aufgaben</strong>formate in Klassenarbeiten kann zum<br />
Teil mit jeweils damit verbundenen Vor- und Nachteilen erklärt werden.<br />
Offene <strong>Aufgaben</strong> sind <strong>Aufgaben</strong>, bei denen<br />
(1) unterschiedliche Lösungswege möglich sind<br />
(Zum Beispiel kann eine physikalische Größe mit einem Diagramm, einer Formel oder<br />
auch mit unterschiedlichen Experimenten ermittelt werden; vgl. Beispiel 1) und/oder<br />
(2) verschiedene Lösungen zugelassen sind.<br />
Gestaltungsaufgabe<br />
unterschiedliche<br />
Lösungswege<br />
Textantwort<br />
Kurzantwort<br />
Ergänzung<br />
Zuordnung<br />
falsch-richtig<br />
Mehrfachwahl<br />
Zuordnung<br />
(Zum Beispiel können bei der Diskussion eines physikalischen Problems unterschiedli-<br />
che Modelle, Sichtweisen, Argumente herangezogen werden; vgl. Beispiel 2)<br />
11<br />
Diskutiere<br />
Ermittle<br />
Erkläre<br />
Nenne<br />
Setze ein<br />
Beschrifte<br />
Entscheide<br />
Kreuze an<br />
Ordne zu
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
Beispiele für eine offene <strong>Aufgaben</strong>stellung:<br />
Beispiel 1: Störende Magnetfelder<br />
In Gebrauchsanweisungen findet man häufig den Hinweis, dass Uhren, Videokassetten<br />
und andere Artikel nicht starken Magnetfeldern ausgesetzt werden sollten.<br />
Beschreibe, wie man experimentell untersuchen kann, ob und wie magnetische Felder<br />
abgeschirmt werden können.<br />
Beispiel 2: Schmelzende Schneemänner<br />
(nach einer Idee aus /9/, S. 36)<br />
Kinder haben die Schneemänner Franz und<br />
Max gebaut.<br />
Welcher Schneemann wird wohl zuerst<br />
schmelzen? Begründe deine Aussage.<br />
Der Vorteil von offenen <strong>Aufgaben</strong> besteht darin, dass nur mit diesem <strong>Aufgaben</strong>format kreati-<br />
ve Leistungen erfasst werden können. Meist ist die Bearbeitung offener <strong>Aufgaben</strong> mit dem<br />
Verfassen längerer Texte verbunden, die von den Schülerinnen und Schülern selbst struktu-<br />
riert, mit Skizzen, Übersichten oder Grafiken illustriert und mit selbst gewählten Beispielen<br />
überzeugend gestaltet werden. Das erfordert von den Bearbeitern neben Sach- und Metho-<br />
denkompetenzen auch ausgeprägte kommunikative Kompetenzen. Daraus ergibt sich aber<br />
auch, dass die Korrektur von <strong>Aufgaben</strong> dieser Form sehr aufwändig ist und die Objektivität<br />
der Beurteilung der Schülerleistung gegenüber anderen <strong>Aufgaben</strong>formen am geringsten ist.<br />
Zur Erstellung eines Erwartungshorizontes und Festlegung von Bewertungskriterien vgl. Mo-<br />
dul 6.<br />
Im Unterricht hat (in Anlehnung an /7/, S. 3) der Einsatz offener <strong>Aufgaben</strong> u. a. zum Ziel, den<br />
Schülerinnen und Schülern zu verdeutlichen, dass<br />
- der physikalische Inhalt wichtiger ist als der mathematische Formalismus,<br />
- Denkprozesse mindestens ebenso wichtig sind wie das richtige numerische Ergebnis,<br />
- das Entwickeln von Ideen das Prüfen und Verifizieren/Falsifizieren von Aussagen be-<br />
nötigt,<br />
- die Qualität des Physikunterrichts geprägt wird durch die Qualität der Ideen und nicht<br />
vordergründig durch das Verhindern von Fehlern,<br />
- Neugierde und das Stellen von Fragen die Voraussetzung für das Entdecken bilden,<br />
- Physikunterricht nicht als die Vermittlung von leicht abprüfbarem Wissen und Können<br />
zu verstehen ist, sondern als aktiver, schöpferischer Prozess.<br />
12
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
Damit die Schülerinnen und Schüler in Klassenarbeiten offene <strong>Aufgaben</strong>stellungen erfolg-<br />
reich bearbeiten können, sind vielfältige Übungen zu diesem <strong>Aufgaben</strong>format einschließlich<br />
der Vermittlung von Verfahrenskenntnissen und der Besprechung der Bewertungskriterien im<br />
Unterricht notwendig.<br />
Bei geschlossenen <strong>Aufgaben</strong> erhält der Bearbeiter neben der Fragestellung auch die Ant-<br />
worten, die<br />
- eingeordnet (z. B. beim Ausfüllen eines Lückentextes),<br />
- geordnet (z. B. Einordnung nach Kategorien, vgl. Beispiel 3),<br />
- zugeordnet (z. B. bei der Beschriftung der Bauteile eines technischen Gerätes),<br />
- angekreuzt (z. B. bei der Beantwortung einer Multiple-Choice-Frage; vgl. Beispiel 4)<br />
werden sollen.<br />
Der entscheidende Vorteil von geschlossenen <strong>Aufgaben</strong> liegt in der relativ geringen Bear-<br />
beitungszeit durch die Schülerinnen und Schüler. Bei gut konstruierten <strong>Aufgaben</strong> dieser<br />
Form lassen sich in einer Unterrichtsstunde verschiedene Kompetenzen (z. B. Faktenwissen,<br />
Verständnis, Methodenwissen) überprüfen, wie es die internationalen Leistungstests gezeigt<br />
haben. Ein weiterer Vorteil besteht in der geringen Korrekturzeit und in der großen Objekti-<br />
vität der Leistungsbeurteilung. Geschlossene <strong>Aufgaben</strong> haben allerdings auch Nachteile.<br />
Durch Raten - insbesondere bei schlechten Distraktoren 2 - kann das Diagnoseergebnis ver-<br />
fälscht werden.<br />
Des Weiteren ist mit dieser <strong>Aufgaben</strong>form eine Prozessdiagnose der Leistung nicht möglich.<br />
Wenn also in Erfahrung gebracht werden soll, wie die Schülerin oder der Schüler ein Prob-<br />
lem bearbeitet, welche Lösungsstrategien und -wege sie oder er gewählt hat, dann ist eine<br />
anderes <strong>Aufgaben</strong>format zu wählen. Schließlich können bei geschlossenen <strong>Aufgaben</strong><br />
sprachliche Kompetenzen kaum getestet werden, da zwar Ansprüche an die Leseleistung,<br />
aber nicht an die produktive Sprachleistung gestellt werden.<br />
Beispiel für eine geschlossene Aufgabestellung:<br />
Beispiel 3: Bewegungen<br />
Ordne folgende Bewegungen in die Tabelle ein: (1) Stein auf Förderband, (2) Wasser in<br />
Wasserleitung, (3) Radfahrer bei Radrennen, (4) Fallen eines Regentropfens, (5) Wind,<br />
(6) Fallen eines Blattes, (7) Bewegen eines Uhrzeigers, (8) Fahrstuhl.<br />
geradlinig gleichförmige<br />
Bewegung<br />
2 Bei Multiple-choice-<strong>Aufgaben</strong> werden die richtigen Antworten als Attraktoren, die falschen als Distraktoren<br />
bezeichnet.<br />
gleichförmige Bewegung<br />
13<br />
ungleichförmige<br />
Bewegung
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
Beispiel 4: Der Styroporschneider<br />
Thomas hat seinen Styroporschneider repariert. Dabei hat er den zerrissenen Draht<br />
durch einen neuen ersetzt. Doch der Draht wird nach dem Einschalten nicht heiß. Was<br />
könnte die Ursache sein?<br />
Kreuze die Ursache an!<br />
Da jede der genannten <strong>Aufgaben</strong>formate bestimmte Schülerinnen und Schüler mit ihren spe-<br />
zifischen Denkmustern und Fähigkeiten bevorzugt und andere benachteiligt, haben alle ihre<br />
Berechtigung in Klassenarbeiten. <strong>Gute</strong> Klassenarbeiten sollten deshalb variantenreiche Auf-<br />
gabenformate aufzeigen, die bewusst von der Lehrkraft gewählt wurden, um die Ausprägung<br />
bestimmter Kompetenzen zu prüfen.<br />
Besonderheiten von <strong>Aufgaben</strong> zur Überprüfung einzelner Kompetenzbereiche<br />
Die Überprüfung von Kompetenzen im Bereich Erkenntnisgewinnung ist insbesondere<br />
mit <strong>Aufgaben</strong> möglich, die<br />
(1) das Ermitteln, das Ordnen, das Auswerten oder das Interpretieren von Daten erfordern,<br />
die den Schülerinnen und Schülern über geeignete Materialien (z. B. Sachtexte, Abbil-<br />
dungen, Tabellen, Graphen) gegeben werden,<br />
(2) das Ermitteln, das Ordnen, das Auswerten oder das Interpretieren von Daten erfordern,<br />
die die Schülerinnen und Schülern durch eigenständige Tätigkeit (z. B. durch Beo-<br />
bachten, Messen oder Experimentieren) gewinnen,<br />
(3) die Beschreibung der Anwendung von fachspezifischen Methoden der Erkenntnisge-<br />
winnung (z. B. das Planen, Durchführen oder Auswerten von Experimenten) erfordern.<br />
Die Überprüfung von Kompetenzen im Bereich Kommunikation ist insbesondere mit<br />
folgenden <strong>Aufgaben</strong> möglich:<br />
(1) Die Schülerinnen und Schüler müssen den Wechsel von einer Darstellungsform in eine<br />
andere durchführen und dabei die Abstraktionsstufe wechseln (vgl. Abb. 2 und Bei-<br />
spiel 5).<br />
Der neue Draht hat einen zu kleinen Querschnitt.<br />
Der neue Draht hat eine zu geringe Leitfähigkeit.<br />
Der neue Draht hat einen zu großen Widerstand.<br />
Der neue Draht hat einen zu großen Durchmesser.<br />
(2) Die Schülerinnen und Schüler müssen sich argumentativ mit unterschiedlichen Auffas-<br />
sungen/Erklärungsmustern auseinandersetzen (Beispiel 6).<br />
14
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
Abb. 2: Darstellungsformen und Darstellungsebenen (Quelle: /8/, S. 11)<br />
15<br />
Folienvorlage 1
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
Beispiele für <strong>Aufgaben</strong> zur Überprüfung von Kompetenzen des Bereiches Kommunikation<br />
Beispiel 5: Die Schlittenfahrt<br />
An einem Schlitten wurde ein Bewegungssensor so angebracht, dass seine Momentangeschwindigkeit<br />
ermittelt werden konnte. Dabei entstand folgendes Bewegungsdiagramm:<br />
10<br />
0<br />
m<br />
v in<br />
s<br />
Beschreibe die im Diagramm dargestellte Bewegung des Schlittens.<br />
Beispiel 6: Die Mondphasen<br />
(nach einer Idee aus /9/, S. 35)<br />
Jeder hat bestimmt schon bemerkt, dass der Mond nicht immer<br />
dieselbe Form hat. Mal ist er als ein Kreis, manchmal nur als eine<br />
kleine Sichel zu sehen. Aber warum ist das so?<br />
In der Tabelle sind einige Ideen aufgeführt, die erklären sollen,<br />
warum der Mond verschiedene Phasen hat.<br />
Gib zu jeder Idee Gründe an, die für oder gegen die Idee sprechen.<br />
10<br />
Idee Gründe, die für oder gegen diese Idee<br />
sprechen<br />
Der Mond wird jeden Monat kleiner und<br />
vergrößert sich dann wieder.<br />
Der Mond dreht sich. Darum zeigt die<br />
Mondseite, die Licht abstrahlt, nicht immer<br />
in Richtung Erde.<br />
Der Rest des Mondes wird durch Wolken<br />
verdeckt.<br />
Der Mond bewegt sich in den Schatten der<br />
Erde hinein und dann wieder heraus. Deshalb<br />
sind einige Stellen manchmal dunkel<br />
und später wieder hell.<br />
Wir können nicht immer die Hälfte des<br />
Mondes sehen, die von der Sonne angestrahlt<br />
werden.<br />
16<br />
t in s
Modul 2: Welche <strong>Aufgaben</strong>formate sind zur Überprüfung einzelner Kompetenzen geeignet?<br />
Im Folgenden werden drei <strong>Aufgaben</strong> mit halboffener <strong>Aufgaben</strong>stellung angegeben.<br />
(1) Geben Sie zu jeder Teilaufgabe an, welche Teilkompetenz damit überprüft werden<br />
soll.<br />
(2) Verändern Sie einige <strong>Aufgaben</strong>stellungen so, dass daraus offene <strong>Aufgaben</strong>stellungen<br />
entstehen.<br />
1 Der Fall von Körpern<br />
Im Vakuum fallen alle Körper gleich schnell, aber nicht in Luft oder in Wasser. Mit folgendem<br />
Experiment soll untersucht werden, wie die erreichbare Endgeschwindigkeit von der Masse<br />
des Körpers abhängt.<br />
Verschiedene Kugeln gleicher Größe aber aus unterschiedlichem Material werden in einem<br />
mit Wasser gefüllten Zylinder untergetaucht und losgelassen. Nach einer Fallstrecke von 20<br />
cm haben die Kugeln nach Augenschein alle eine konstante Geschwindigkeit erreicht. Für<br />
den Streckenabschnitt s, der von 20 cm bis 30 cm reicht, wird die Fallzeit t ermittelt.<br />
Die Dichte der Kugeln soll dabei immer etwas größer als die Dichte von Wasser sein.<br />
Es wurden dabei folgende Werte ermittelt:<br />
Masse der Kugel m in g 4,4 5,0 6,3 7,1 8,4<br />
Fallzeit t in s 1,2 0,6 0,4 0,3 0,25<br />
a) Berechne die jeweiligen Endgeschwindigkeiten.<br />
b) Zeichne mithilfe der Werte das v(m)-Diagramm. Beschreibe den Zusammenhang<br />
zwischen der erreichbaren Geschwindigkeit und der Masse des fallenden Körpers.<br />
c) Begründe, warum sich beim Fallen von Körpern in einem Medium immer eine maximale<br />
Geschwindigkeit einstellt.<br />
2 Die Anwendung radioaktiver Nuklide in der Medizin<br />
Beschreibe, wie radioaktive Nuklide in der Medizin zur Untersuchung der Funktion der<br />
Schilddrüse genutzt werden. Fertige dazu eine beschriftete Skizze an.<br />
3 Das Boot<br />
Geben Sie wiederum die jetzt überprüften Teilkompetenzen an.<br />
In einem Boot, das vereinfacht als oben offener Quader angenommen werden kann, sollen<br />
Steine transportiert werden.<br />
Berechne, wie viel Steine können in das Boot geladen werden, wenn der Bootsrand nach<br />
dem Beladen immer noch 10 cm über der Wasserlinie liegen soll.<br />
Daten:<br />
Masse des Boots: m = 100 kg<br />
Grundfläche des Boots : A = 4 m 2<br />
Höhe der Bootswand: h = 0,6 m<br />
Masse eines Steines: mStein = 15 kg<br />
17<br />
Übung 3
Modul 3: Wie sollten <strong>Aufgaben</strong> gestaltet und formuliert werden?<br />
Modul 3: Wie sollten die <strong>Aufgaben</strong> gestaltet und formuliert werden?<br />
Bei schriftlichen Verfahren der Leistungsüberprüfung (Test, Klassenarbeiten) sollen an die<br />
Schülerinnen und Schüler im Voraus festgelegte, im Allgemeinen schriftlich fixierte Anforde-<br />
rungen so gestellt werden, dass diese in einem festgelegten Antwortformat in bestimmter<br />
Weise in schriftlicher Form reagieren. Die von den einzelnen Schülerinnen und Schülern er-<br />
brachten Leistungen sollen dabei im Allgemeinen unabhängig voneinander entstanden sein<br />
und eine differenzierte Leistungsmessung ermöglichen.<br />
Untersuchungen erfolgreicher Unterrichtspraxis ergaben die folgenden Regeln zur Formu-<br />
lierung von schriftlichen <strong>Aufgaben</strong> (vgl. /10/, S. 90):<br />
Eine schriftliche Aufgabe ist so zu stellen, dass<br />
1. die Lösung nicht geraten werden kann,<br />
2. das Abschreiben der Lösung beim Nachbarn erschwert ist,<br />
3. die Lösung oder das Ausschließen falscher Antworten nicht suggeriert wird,<br />
4. sie leistungsschwächere von -stärkeren Lernern zu unterscheiden erlaubt,<br />
5. sich Fehler beim Lösen einer Teilaufgabe nicht auf andere Teile auswirken,<br />
6. sie nicht als hinterhältig empfunden werden kann,<br />
7. ihre Lösung (für alle) eindeutig ist.<br />
Gegen die letzte Forderung wird in der Praxis oft in zweierlei Hinsicht verstoßen:<br />
- die fachliche Antwort ist aufgrund unterschiedlicher Annahmen des <strong>Aufgaben</strong>stellers<br />
und -lösers bzgl. des physikalischen Gegenstandes nicht eindeutig (Beispiel 7),<br />
- die Antwort der Schülerinnen und Schüler weicht von der erwarteten Antwort auf-<br />
grund einer anderen Interpretation der Aufforderung ab (Beispiel 8).<br />
Beispiel 7: Der Stromkreis<br />
Beim Anschluss einer Glühlampe an eine Batterie fließt ein Strom von 0,4 A.<br />
Wie groß ist der Strom durch diese Glühlampe, wenn noch eine zweite, gleichartige<br />
Glühlampe parallel zur ersten an die gleiche Batterie angeschlossen wird?<br />
Kreuze die richtige Antwort an.<br />
0,8 A<br />
etwas größer als 0,4 A<br />
0,4 A<br />
etwas kleiner als 0,4 A<br />
0,2 A<br />
18
Modul 3: Wie sollten <strong>Aufgaben</strong> gestaltet und formuliert werden?<br />
Die Lehrkraft erwartet als richtige Antwort „0,4 A“; ein guter Schüler wird den Spannungsab-<br />
fall bei Belastung der Batterie mit berücksichtigen und „etwas kleiner als 0,4 A“ antworten.<br />
Beispiel 8: Wellen<br />
Was ist eine Welle?<br />
Die Lehrkraft erwartet die Definition, eine Schülerin könnte aber auch ein Beispiel nennen.<br />
Um den Schülerinnen und Schülern die Erwartung genau zu kennzeichnen, die die Lehrkraft<br />
mit der <strong>Aufgaben</strong>formulierung verbindet, hat es sich als günstig erwiesen, <strong>Aufgaben</strong> mit so<br />
genannten Signalwörtern zu formulieren. Die Bedeutung dieser Signalwörter sollte mit den<br />
Schülerinnen und Schülern vereinbart werden und eine Schrittfolge zur erfolgreichen Bear-<br />
beitung eingeübt werden (vgl. dazu auch /3/ und /4/).<br />
Nachfolgend sind die im Fach Physik häufig gebrauchten Signalwörter, Anforderungsberei-<br />
chen zugeordnet, aufgeführt. Dabei ist zu beachten, dass bei entsprechender <strong>Aufgaben</strong>stel-<br />
lung einzelne Signalwörter auch höhere bzw. geringere Anforderungen an die Schülerinnen<br />
und Schüler stellen können.<br />
Es sei aber darauf hingewiesen, dass diese Signalwörter 3 in verschiedenen Veröffentlichun-<br />
gen nicht einheitlich gebraucht werden. Das betrifft für den Physikunterricht zum Beispiel die<br />
Festlegungen dieser Begriffe in den Niveaubestimmenden <strong>Aufgaben</strong> einerseits und den Ein-<br />
heitlichen Prüfungsanforderungen (EPA) andererseits, die z. B. hinsichtlich des Gebrauch<br />
der Begriffe „Erklären“ und „Begründen“ deutliche Unterschiede aufweisen (vgl. /11/). Be-<br />
sonders groß sind die Unterschiede im Begriffsverständnis jedoch zwischen den Fächern<br />
unterschiedlicher Lernbereiche. Im Interesse einer Qualitätsentwicklung ist deshalb in den<br />
Fach- und Lehrerkonferenzen eine Abstimmung geboten.<br />
3<br />
Diese Aufforderungen werden in der Literatur mitunter auch als Operatoren gekennzeichnet.<br />
19
Kopiervorlage 2<br />
Anforderungsbereich I<br />
Nennen (Angeben,<br />
Mitteilen, Aussagen)<br />
Modul 3: Wie sollten <strong>Aufgaben</strong> gestaltet und formuliert werden?<br />
Signalwörter für den Physikunterricht<br />
Fakten, Begriffe, Elemente ohne Erläuterung aufzählen<br />
Beschreiben Merkmale, Eigenschaften, Vorgänge, Systeme in Einzelheiten schildern<br />
Darstellen, Veranschaulichen<br />
Merkmale, Eigenschaften, Vorgänge, Systeme in Einzelheiten unter<br />
Einbeziehung von Zeichnungen, Diagrammen u. ä. schildern<br />
Durchführen praktisches Ausführen elementarer Handlungen<br />
Ermitteln Herausfinden von Fakten aus gedruckten oder elektronischen Medien<br />
Anforderungsbereich II<br />
Entwerfen Fixierung eines Lösungsansatzes für ein physikalisches Problem<br />
Aufbauen Zusammenfügen einzelner Elemente zu einem (bekannten) zweckentsprechenden,<br />
funktionierenden Ganzen<br />
Auswerten Ergebnisse von physikalischen Untersuchungen zusammenfassend<br />
darstellen, interpretieren und Fehlerquellen benennen<br />
Erläutern beschreibendes und veranschaulichendes Darstellen unter Einbeziehung<br />
zusätzlicher Informationen (Beispiele, Fakten) zum inhaltlichen<br />
Verständnis eines physikalischen Sachverhaltes<br />
Erklären Zurückführen von Wirkungen oder Zusammenhängen auf Ursachen,<br />
Gesetzmäßigkeiten, Bedingungen<br />
Begründen Entscheidungen durch Anführen von Argumenten rechtfertigen<br />
Berechnen Bestimmen einer physikalischen Größe aus ihrem mathematischen<br />
Zusammenhang mit anderen Größen<br />
Vergleichen gegeneinander abwägen, um Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und<br />
Unterschiede festzustellen<br />
Untersuchen<br />
(Ermitteln)<br />
Herausfinden von physikalischen Größen oder Zusammenhängen<br />
Analysieren ein Ganzes zergliedern, die Teile einzeln und in ihrer Wechselwirkung<br />
untersuchen<br />
Interpretieren physikalische Phänomene oder experimentelle Ergebnisse beschreiben<br />
und (insbesondere bei mehreren Deutungsmöglichkeiten)<br />
in bestimmter Art und Weise erklären<br />
Anforderungsbereich III<br />
Diskutieren<br />
(Erörtern)<br />
für komplexe physikalischen Sachverhalt das Wirken unterschiedlicher<br />
Einflussgrößen aufzeigen und gegeneinander abwägen<br />
Beurteilen die Richtigkeit bzw. Anwendbarkeit physikalischer Aussagen (Begriffe,<br />
Gesetze) über ein natürliches Phänomen ein experimentelles<br />
Ergebnis oder einen technischen Sachverhalt einschätzen<br />
Werten Beurteilung unter Berücksichtigung individueller Wertvorstellungen<br />
20
Modul 3: Wie sollten <strong>Aufgaben</strong> gestaltet und formuliert werden?<br />
Formulieren Sie die folgenden <strong>Aufgaben</strong> so um, dass der Arbeitsauftrag eindeutig wird.<br />
Verwenden Sie dazu geeignete Signalwörter.<br />
1 Warum kann man aus einem Kleidungsstück Wachs entfernen, wenn man die betroffene<br />
Stelle zwischen zwei Löschblätter legt und heiß darüber bügelt?<br />
2 Wo treten in Natur und Technik Schmelz- und Erstarrungsprozesse auf?<br />
3 Unter welchen Bedingungen spricht man von indirekter Beleuchtung?<br />
4 Wie hoch muss ein senkrecht aufgestellter ebener Spiegel mindestens sein, damit man<br />
sich selbst von Kopf bis Fuß sehen kann?<br />
5 Warum muss der Sicherheitsabstand zwischen zwei Fahrzeugen bei regennasser<br />
Straße größer sein als bei trockener?<br />
6 Welche Aufgabe hat eine lose Rolle?<br />
7 Kann man mit einem Seil, welches für eine maximale Zugkraft von 500 N zugelassen<br />
ist, unter Beachtung der Bestimmungen auch Körper mit einer größeren Gewichtskraft<br />
heben?<br />
8 Warum werden in Gebirgen Straßen und Wege in Serpentinen angelegt?<br />
9 Von einem Wärmekraftwerk wird elektrische Energie abgegeben. Welche Energieumsetzungen<br />
treten in einem solchen Kraftwerk auf?<br />
10 Mithilfe von Gießharz können biologische Präparate für Anschauungszwecke eingeschlossen<br />
werden. Was kann man beobachten, wenn die Oberfläche dieser Modelle<br />
geschliffen und poliert wird?<br />
11 Mit welchem Experiment kann man die Größe der Erdbeschleunigung messen?<br />
12 Wie heißt der Energieerhaltungssatz?<br />
13 Wie kann man die Leistung eines elektrischen Gerätes bestimmen?<br />
14 Wie kann man ungedämpfte mechanische Schwingungen erzeugen?<br />
15 Warum ist Schall auch hinter einem Pfeiler hörbar?<br />
21<br />
Übung 4
Modul 4: Wie kann man eine Aufgabe einem Anforderungsbereich zuordnen?<br />
Modul 4: Wie kann man eine Aufgabe einem Anforderungsbereich<br />
(AFB) zuordnen?<br />
Während in den Kompetenzbereichen (vgl. Modul1) die Breite der fachlichen und me-<br />
thodischen Anforderungen beschrieben wird, charakterisieren die Anforderungsbereiche de-<br />
ren Tiefe. Die fachspezifische Beschreibung der AFB erfolgt auf den Seiten 20 und 21 in<br />
Anlehnung an die KMK-EPA (vgl. /11/, S. 9) auf dem Niveau des Mittleren Bildungsabschlus-<br />
ses.<br />
Bei genauer Betrachtung der drei AFB wird deutlich, dass sie jeweils drei Komponenten cha-<br />
rakterisieren:<br />
- den Bezug zum vorangegangenen Unterricht (von geübt über ähnlich bis neu),<br />
- die Komplexität des zu bearbeiteten Gegenstandes (von einfach über komplexerer<br />
bis komplex),<br />
- die Selbstständigkeit und Komplexität der auszuführenden Tätigkeit (von vorgegeben<br />
und einfach bis selbstständig, variantenreich und komplex).<br />
Alle drei Komponenten werden in der Beschreibung von AFB I zu AFB III gleichzeitig ange-<br />
hoben. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass die Zuordnung einzelner <strong>Aufgaben</strong> zu einem<br />
AFB auch deshalb problematisch ist, weil z. B. der Bezug zum vorangegangenen Unterricht<br />
den AFB I nahe legt, die Komplexität des Gegenstandes aber eher den AFB III.<br />
Beispiel 9: Thomson´scher Ringversuch<br />
Erkläre, warum ein geschlossener Aluminiumring beim Thomson´schen Ringversuch hoch<br />
springt – ein offener Ring aber nicht.<br />
Gerade bei dieser, für viele Klassenarbeiten typischen Aufgabe muss der <strong>Aufgaben</strong>steller<br />
sich fragen lassen, welche Kompetenz denn eigentlich überprüft werden sollte. Ging es der<br />
Lehrkraft mehr um<br />
- die Reproduktion der Erklärung eines ganz bestimmten experimentellen Ergebnisses,<br />
das vorher im Unterricht besprochenen und in die Schülerhefter übernommen wurde<br />
oder<br />
- um die Überprüfung des Verständnisses und der Anwendbarkeit des Lenz´schen Ge-<br />
setzes?<br />
Sollte das Letztere geprüft werden, dann ist dafür folgende <strong>Aufgaben</strong>stellung besser geeig-<br />
net, wenn dieses Experiment nicht vorher im Unterricht gezeigt und besprochen wurde.<br />
Beispiel 10: Der merkwürdige Ring<br />
Wird ein Stabmagnet schnell in einen hängenden Ring gestoßen, bewegt sich dieser vom<br />
Magneten weg. Wird dagegen der Magnet schnell aus dem Ring gezogen, dann folgt der<br />
Ring dem Magneten.<br />
Erkläre diese Beobachtungen.<br />
22
Modul 4: Wie kann man eine Aufgabe einem Anforderungsbereich zuordnen?<br />
Fachspezifische Charakterisierung der Anforderungsbereiche<br />
Im Anforderungsbereich I beschränken sich die <strong>Aufgaben</strong>stellungen auf die Reproduktion<br />
und die Anwendung einfacher Sachverhalte und Fachmethoden, das Darstellen von Sach-<br />
verhalten in vorgegebener Form sowie die Darstellung einfacher Bezüge.<br />
Kompetenzbereich Fachwissen<br />
- Wiedergeben von Daten, Fakten, Begriffen, Größen und Einheiten<br />
- Wiedergeben von Gesetzen und deren Erläuterung<br />
- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten über bekannte Sachverhalte<br />
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung<br />
- Beschreiben eines Experiments<br />
- Aufbau von Experimenten nach vorgelegtem Plan<br />
- Durchführung einer Messung nach einem einfachen Verfahren<br />
- Umformen einer Gleichung und Berechnen von Größen<br />
Kompetenzbereich Kommunikation<br />
- Darstellen von Sachverhalten in vorgegebenen Darstellungsformen (z. B. Tabelle,<br />
Graph, Skizze)<br />
- fachsprachlich korrektes Fassen einfacher Sachverhalte<br />
Kompetenzbereich Bewerten<br />
- Darstellen einfacher historischer Bezüge<br />
- Beschreiben von Bezügen zu Natur und Technik<br />
Im Anforderungsbereich II verlangen die <strong>Aufgaben</strong>stellungen die Reorganisation und das<br />
Übertragen komplexerer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Anwen-<br />
dung von Kommunikationsformen, die Wiedergabe von Bewertungsansätzen sowie das<br />
Erstellen einfacher Bezüge.<br />
Kompetenzbereich Fachwissen<br />
- fachgerechtes Wiedergeben von komplexeren Zusammenhängen<br />
- Auswählen und Verknüpfen von Daten, Fakten und Methoden eines abgegrenzten<br />
Gebietes<br />
- Entnehmen von Informationen aus einfachen Texten über neue Sachverhalte<br />
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung<br />
- Übertragen von Betrachtungsweisen und Gesetzen<br />
- selbständiger Aufbau und Durchführung von Experimenten<br />
- Planen einfacher experimenteller Anordnungen zur Untersuchung vorgegebener Fra-<br />
gegestellungen<br />
- Gewinnung von einfachen mathematischen Abhängigkeiten aus Messdaten<br />
23<br />
Kopiervorlage 3
Kopiervorlage 3<br />
Modul 4: Wie kann man eine Aufgabe einem Anforderungsbereich zuordnen?<br />
- Erkennen von Fehlerquellen bei Experimenten<br />
- Erkennen des Gültigkeitsbereiches von Modellen und Gesetzen<br />
Kompetenzbereich Kommunikation<br />
- strukturiertes schriftliches oder mündliches Präsentieren komplexerer Sachverhalte<br />
- adressatengerechtes Darstellen physikalischer Sachverhalte in verständlicher Form<br />
- Führen eines Fachgespräches auf angemessenem Niveau zu einem Sachverhalt<br />
- fachsprachliches Fassen umgangssprachlich formulierter Sachverhalte<br />
Kompetenzbereich Bewerten<br />
- Einordnen und Erklären von physikalischen Phänomenen aus Natur und Technik<br />
- Einordnen von Sachverhalten in historische und gesellschaftliche Bezüge<br />
Im Anforderungsbereich III verlangen <strong>Aufgaben</strong>stellungen das problembezogene Anwen-<br />
den und Übertragen komplexer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte<br />
Auswahl von Kommunikationsformen, das Herstellen von Bezügen und das Bewerten von<br />
Sachverhalten.<br />
Kompetenzbereich Fachwissen<br />
- Auswählen und Verknüpfen von Daten, Fakten und Methoden<br />
- problembezogenes Einordnen und Nutzen von Wissen in verschiedenen inner- und<br />
außerphysikalischen Wissensbereichen<br />
- Entnehmen von Informationen aus komplexeren Texten über neue Sachverhalte<br />
Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung<br />
- Entwicklung eigener Fragestellungen bzw. sinnvolles Präzisieren einer offenen Auf-<br />
gabenstellung<br />
- Planen und ggf. Durchführen und Auswerten eigener Experimente für vorgegebene<br />
Fragestellungen<br />
- Entwicklung alternativer Lösungswege<br />
Kompetenzbereich Kommunikation<br />
- Analysieren komplexerer Texte und Darstellung der daraus gewonnenen Kenntnisse<br />
- Beziehen einer Position zu einem physikalischen Sachverhalt, Begründen und Ver-<br />
teidigen dieser Position in einem fachlichen Diskurs<br />
- Darstellen eines eigenständig bearbeiteten komplexeren Sachverhaltes<br />
Kompetenzbereich Bewerten<br />
- Herausfinden von physikalischen Aspekten aus Fragestellungen<br />
- Erklären physikalischer Phänomene komplexerer Art aus Natur und Technik<br />
- Beziehen einer Position zu gesellschaftlich relevanten Fragen unter physikalischer<br />
Perspektive<br />
24
Modul 4: Wie kann man eine Aufgabe einem Anforderungsbereich zuordnen?<br />
Ordnen Sie begründet jeder der folgenden <strong>Aufgaben</strong> bzw. Teilaufgaben einem Anforde-<br />
rungsbereich zu.<br />
1 Das Auge<br />
a) Beschrifte die gekennzeichneten Teile des Auges.<br />
Welche Funktion erfüllen sie?<br />
b) Auf der Netzhaut entsteht ein verkleinertes, umgekehrtes<br />
Bild eines Gegenstandes. Wieso können<br />
wir den Gegenstand trotzdem richtig herum, also<br />
aufrecht sehen?<br />
2 Der Schrank<br />
Ein Schrank mit einer Gewichtskraft von 850 N steht auf 4 Füßen mit einer Fläche von je<br />
3 cm 2 .<br />
Berechne den Druck.<br />
3 Die Tiefkühlkost<br />
Einem Gemisch aus Wasser und Eis wird gleichmäßig Wärme zugeführt und dabei die Temperaturänderung<br />
erfasst.<br />
Zeit t in min 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22<br />
Temperatur υ in °C 0 0 2 18 35 53 72 88 95 98 100 100<br />
Zeichne das υ(t)-Diagramm und erkläre den Verlauf der Temperaturkurve.<br />
4 Der freie Fall<br />
In der Tabelle findest die einige Werte der Fallbeschleunigung g an verschiedenen Orten:<br />
Ort Äquator Nordpol Mount Everest<br />
m<br />
Fallbeschleunigung g in 2 9,78049 9,83221 9,77349<br />
s<br />
Stelle dir vor, wir könnten an den drei Orten gleichzeitig sein und von dort gleichzeitig drei<br />
gleichartige Körper aus gleicher Höhe fallen lassen.<br />
Wer würde am Boden der Sieger dieses „Wettlaufs“ sein? Begründe deine Antwort.<br />
5 Die Löcher im Topf<br />
Das abgebildete Gefäß ist mit Wasser gefüllt. Bei A, B<br />
und C befinden sich gleichgroße Öffnungen.<br />
Zeichne das ausfließende Wasser bis zum Auftreffen auf<br />
dem Boden ein.<br />
25<br />
1<br />
4<br />
A<br />
B<br />
C<br />
5<br />
Übung 5<br />
2<br />
3
Modul 5: Wie kann das Anforderungsniveau einer Aufgabe verändert werden?<br />
Modul 5: Wie kann das Anforderungsniveau einer Aufgabe verändert<br />
werden?<br />
Das Anforderungsniveau einer Aufgabe wird im Wesentlichen durch folgende Faktoren be-<br />
stimmt:<br />
Komplexität der Kompliziertheit des<br />
Bekanntheitsgrad Maß an Hilfen<br />
Handlung Gegenstandes<br />
charakterisieren die Anforderungsbereiche<br />
Bei einer physikalischen <strong>Aufgaben</strong>stellung ist durch den vorangegangenen Unterricht der<br />
Bekanntheitsgrad festgelegt, die zu prüfende Kompetenz legt im Wesentlichen die Komple-<br />
xität der Handlung fest und durch die Rahmenrichtlinien werden die Gegenstände ein-<br />
schließlich Behandlungstiefe (Kompliziertheit) schulform- und altersspezifisch beschrieben.<br />
Die einzig wirklich freie Variable ist das Maß an Hilfen, womit innerhalb eines Anforderungs-<br />
bereiches eine Aufgabe in ihren Anforderungen leichter oder schwerer gemacht werden<br />
kann. Diese Hilfen können u.a. bestehen aus<br />
- beigefügten Abbildungen, z. B. Aufbau von Experimenten oder technischer Geräte<br />
(vgl. Beispiel 11),<br />
- erläuternden Skizzen bei physikalischen Berechnungen,<br />
- Vorgabe von herzuleitenden Gleichungen,<br />
- Angaben von Zwischenergebnissen,<br />
- Begriffserklärungen zur Entlastung von Sachtexten,<br />
- Teilfragen zur Aufgliederung komplexer Handlungen,<br />
- Vorgaben von inhaltlichen Schwerpunkten bei Erörterungsfragen.<br />
Beispiel 11: Der Viertakt-Ottomotor<br />
Variante 1: Skizziere den Viertakt-Ottomotor und beschrifte die wichtigsten Bauteile.<br />
Variante 2: Beschrifte die gekennzeichneten Bauteile des Viertakt-Ottomotors.<br />
Variante 3: Ordne folgende Begriffe den einzelnen Bauteilen des<br />
Viertakt-Ottomotors in der Skizze zu.<br />
- Kolben<br />
- Einlassventil<br />
- Auslassventil<br />
- Kurbelwelle<br />
- Pleuelstange<br />
- Zündkerze<br />
- Zylinder<br />
26<br />
7<br />
6<br />
5<br />
1<br />
2<br />
3<br />
4
Modul 5: Wie kann das Anforderungsniveau einer Aufgabe verändert werden?<br />
Beschreiben Sie, was Sie an den folgenden <strong>Aufgaben</strong> verändern würden, damit ihr Anfor-<br />
derungsniveau geringer wird.<br />
1 Das Echolot<br />
Zur Bestimmung der Meerestiefe wird ein Schallimpuls ausgesendet und nach Reflexion<br />
wieder registriert.<br />
Berechne die Meerestiefe, wenn das Signal an dieser Stelle nach 3,2 s registriert wird.<br />
2 Das Atomkraftwerk<br />
Beschreibe den prinzipiellen Aufbau eines Atomkraftwerks. Gehe dabei auf bauliche Sicherheitsmaßnahmen<br />
ein.<br />
3 Fahrende Autos<br />
Für zwei Autos wurde das abgebildete<br />
s(t) - Diagramm aufgenommen.<br />
Zu welcher Zeit haben die Autos die gleiche Geschwindigkeit?<br />
4 Schallinterferenzen<br />
Plane ein Experiment, mit dem nachgewiesen werden kann, dass Schallwellen interferieren<br />
können.<br />
5 Der Brunnen<br />
Um die Tiefe eines Brunnen zu ermitteln, wird ein Stein in ihm fallen gelassen. Nach 5,3 s<br />
hört man den Aufschlag.<br />
Berechne die Tiefe des Brunnens.<br />
6 Solarzellen<br />
Diskutiere Vor- und Nachteile des Einsatzes von Solarzellen zur Gewinnung von Elektroenergie.<br />
27<br />
50<br />
0<br />
s in m<br />
10<br />
Übung 6<br />
Auto B<br />
Auto A<br />
t in s
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>?<br />
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>?<br />
Offene <strong>Aufgaben</strong> haben die Eigenart, dass die Lösungen der einzelnen Schülerinnen und<br />
Schüler sehr unterschiedlich ausfallen und damit schwer vergleichbar und bewertbar sind. Im<br />
Folgenden sollen für zwei typische Vertreter offener <strong>Aufgaben</strong> im Physikunterricht Bewer-<br />
tungsansätze vorgestellt werden.<br />
<strong>Aufgaben</strong> mit freier Antwort<br />
Die Bearbeitung dieses <strong>Aufgaben</strong>formats erfordert höhere kognitive Leistungen. Als deren<br />
Ergebnis entsteht eine frei formulierte kurze Textantwort und/oder eine den Text ergänzende<br />
bzw. ersetzende Skizze.<br />
Die Erfahrung zeigt (vgl. 10/, S. 83), dass es zur Bewertung dieser <strong>Aufgaben</strong> hilfreich ist,<br />
wenn die Lehrkraft sich vor der Korrektur die Antworten einiger Schüler mit unterschiedlichen<br />
Leistungen anschaut und aufgrund dieser „Vor-sicht“ den Erwartungshorizont und Bewer-<br />
tungsschlüssel erstellt. Das soll für zwei Beispiele, die /12/ entnommen wurden, verdeutlicht<br />
werden.<br />
Beispiel 12: Der Früchtetrockner<br />
Wie könnte ein Gerät aussehen, mit dem durch warme Luft Trockenfrüchte hergestellt<br />
werden? Bedenke, dass die Früchte nur trocknen können, wenn warme und frische trockene<br />
Luft über sie hinweg streicht. Als Wärmequelle steht dir nur die Sonne zur Verfügung.<br />
Mache eine Zeichnung und beschrifte sie.<br />
Erwartungshorizont:<br />
3 Punkte: Aus der Zeichnung ist Folgendes ersichtlich:<br />
- Frischluft wird von der Sonne erwärmt<br />
- die erwärmte Luft strömt zu den Früchten<br />
- für Abluft ist gesorgt<br />
2 Punkte: einer dieser Gesichtpunkte fehlt<br />
1 Punkt: nur ein Gesichtspunkt wird dargestellt<br />
Beispiel 13: Der Ball<br />
Im Bild blickst du von oben auf einen<br />
Ball, der gegen eine Wand rollt und<br />
von ihr abprallt. Bei der Aufnahme<br />
wurde er von einer in gleichmäßigen<br />
Takt blitzenden Lampe beleuchtet.<br />
Kommt der Ball von links oder von<br />
rechts, und woran kannst du das erkennen?<br />
28<br />
Wand
Erwartungshorizont:<br />
Fachaufsätze<br />
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>?<br />
1 Punkt: Es wird die richtige Antwort gegeben: Der Ball kommt von oben rechts.<br />
Zusätzlich gibt es für die Güte der Erklärung folgende Zusatzpunkte:<br />
2 Punkte: Dem Sinne nach wird folgende Erklärung gegeben:<br />
Die Übergänge von einer Aufgabe mit freier Antwort zu einem Fachaufsatz sind fließend. In<br />
der Sekundarstufe I werden sich die Schülerinnen und Schüler meist nur in kleineren zu-<br />
sammenhängenden Darstellungen mit<br />
- verschiedenen Interpretationen physikalischer Phänomene,<br />
- Vorteilen und Risiken der technischen Anwendung physikalischer Erkenntnisse (vgl.<br />
Beispiel 14),<br />
- Wirkungen physikalischer Erkenntnisse im historischen Kontext<br />
auseinander setzen müssen. Eigentliche Fachaufsätze sind erst in der Sekundarstufe II, z. B.<br />
als Themaaufgabe in der schriftlichen Abiturprüfung, üblich.<br />
Dieser besondere <strong>Aufgaben</strong>typ stellt an die Schülerinnen und Schüler neben den fachlichen<br />
Anforderungen auch ausgeprägte fachspezifische kommunikative Kompetenzen. Da nicht<br />
erwartet werden kann, dass sich diese im Unterrichtsprozess nebenbei, quasi „von allein“<br />
ausprägen, müssen auch diese bewusst und zielgerichtet entwickelt sowie bei der Bewer-<br />
tung berücksichtigt werden.<br />
Der Ball prallt an die Wand und kann dabei höchstens langsamer werden.<br />
Da die Abstände zwischen den Blitzen rechts größer sind als links, ist der<br />
Ball rechts schneller als links; er muss also von rechts kommen.<br />
1 Punkt: Es fehlt eine der Aussagen.<br />
Beispiel 14: Windkraftwerke in der Diskussion<br />
In den letzten Jahren hat die Anzahl der Windkraftwerke in Deutschland stark zugenommen,<br />
gleichzeitig gibt es zahlreiche Einwände gegen die Errichtung neuer Anlagen.<br />
Diskutiere die Vor- und Nachteile der Energieerzeugung<br />
durch Windkraftanlagen.<br />
Berücksichtige dabei insbesondere technische,<br />
ökonomische und ökologische Aspekte<br />
und gehe dabei auch auf die Abbildung ein.<br />
29
Erwartungshorizont:<br />
Kompetenzbereich<br />
Fachwissen<br />
Kompetenzbereich<br />
Erkenntnisgewinnung<br />
Kompetenzbereich<br />
Kommunikation<br />
Kompetenzbereich<br />
Bewerten<br />
Übung 7<br />
Energieerhaltungssatz<br />
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>?<br />
Martin fragt nach der Behandlung des Energieerhaltungssatzes: „Warum sollen wir Energie<br />
sparen, wenn sie doch nicht verloren gehen kann und immer gleich viel bleibt?“<br />
Beantworte die Frage von Martin.<br />
Energieerzeugung aus konventionellen und erneuerbaren<br />
Energiequellen<br />
physikalische Grundlagen der Energiewandlung<br />
Wirkungsgrad (maximal), Leistung in Abhängigkeit vom<br />
Windangebot<br />
technische Probleme, wie Drehzahlsteuerung, Gefahrenabschaltung,<br />
Frequenzstabilität<br />
Probleme der Netzeinspeisung der durch Windkraftwerke<br />
gewonnenen Elektroenergie<br />
sachlogische Gliederung<br />
Erarbeiten Sie zu dieser Aufgabe einen Erwartungshorizont und eine Punktverteilung.<br />
30<br />
-<br />
übersichtliche Darstellung der Pro- und Contra-<br />
Argumente<br />
Einbeziehung der Interpretation der Abbildung<br />
richtiger Gebrauch der Fachsprache<br />
orthografisch und grammatisch korrekter Gebrauch der<br />
deutschen Sprache<br />
CO2-Produktion durch Nutzung fossiler Brennstoffe und<br />
Wirkung auf Klimaentwicklung<br />
Aufstellung und Anwendung eines Kriteriensystems, dass<br />
u. a. enthält Gestehungskosten, Sicherheit, ökologische<br />
Aspekte (z. B. Lärm, Vögel, Landschaftsgestaltung)<br />
BE<br />
6<br />
3<br />
2<br />
4
1 Der Temperaturverlauf<br />
Ein Temperaturschreiber<br />
hat für einen ganzen<br />
Tag den abgebildetenTemperaturverlauf<br />
aufgezeichnet.<br />
Beschreibe, was du<br />
alles aus der graphischen<br />
Darstellung erfahren<br />
kannst.<br />
(nach einer Idee aus /9/, S.<br />
21)<br />
2 Lärmbelästigung<br />
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>?<br />
Bewerten Sie mit dem von Ihnen erarbeiteten Erwartungshorizont die folgenden Schüler-<br />
antworten.<br />
(A) Energie sollte gespart werden, weil sie teuer ist und ihr Verbrauch die Umwelt verschmutzt.<br />
(B) Der Energieerhaltungssatz gilt nur in der Physik. Im Haushalt oder beim Autofahren<br />
geht immer etwas Energie verloren.<br />
(C) Es gibt wertvolle Energie, mit der viel gemacht werden kann. Zum Beispiel kann<br />
man mit elektrischer Energie Licht, Wärme oder Bewegung hervorrufen. Bei der<br />
Nutzung der wertvollen Energie entsteht nicht so wertvolle, zum Beispiel warme<br />
Zimmerluft. Die Energie bleibt zwar immer gleich viel, aber man kann dann nicht<br />
mehr so viel damit machen. Deshalb muss man wertvolle Energie sparen.<br />
Erstellen Sie für folgende offene <strong>Aufgaben</strong> jeweils einen Erwartungshorizont.<br />
25<br />
20<br />
15<br />
10<br />
5<br />
Temperatur in °C<br />
0<br />
0 4 8 12 16 20<br />
Uhrzeit<br />
24<br />
Befragungen haben ergeben, dass sich die Bevölkerung in Deutschland vor allem durch<br />
Straßenlärm (79 % der Befragten) belästigt fühlt; mit Abstand folgen dann Nachbarschaftslärm<br />
(27 %), Fluglärm (26 %), Lärm ,den Schienenfahrzeuge erzeugen (24 %) und Industrielärm<br />
(22 %).<br />
Beschreibe mögliche Folgen von Lärm und entwickle drei Vorschläge, mit denen die Belästigung<br />
durch Straßenlärm reduziert werden kann.<br />
31<br />
Übung 8
3 Physikalische Assoziationen<br />
Modul 6: Wie bewertet man offene <strong>Aufgaben</strong>?<br />
Beschreibe deine physikalischen Assoziationen beim<br />
Betrachten der nebenstehenden Abbildung.<br />
Erläutere für drei Assoziationen die physikalischen<br />
Hintergründe.<br />
4 Die Folgen einer Entdeckung<br />
Die Entdeckung der elektromagnetischen Induktion durch Michael Faraday war Voraussetzung<br />
für zahlreiche technische Entwicklungen.<br />
Beschreibe den Einfluss dieser technischen Entwicklungen auf die Wirtschaft und das Leben<br />
der Menschen.<br />
5 Die Fahrgastzahl<br />
Ein Verkehrsunternehmen will untersuchen, wie viel Fahrgäste im Laufe eines Tages eine<br />
bestimmte Straßenbahnlinie benutzen.<br />
Entwickle eine technische Vorrichtung, die die Anzahl der Fahrgäste, die jeweils in die Straßenbahn<br />
ein- bzw. aussteigen registriert.<br />
6 Die Absorption von Licht<br />
Dringt Licht in einen lichtdurchlässigen Stoff, so wird nur ein gewisser Teil den Stoff durchdringen,<br />
während der andere Teil absorbiert oder gestreut wird.<br />
Beschreibe ein Experiment, mit der der Zusammenhang zwischen der Dicke des durchstrahlten<br />
Stoffes und dem Lichtanteil, der vom eintretenden Licht wieder austritt, untersucht werden<br />
kann.<br />
32
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Da eine Zusammenstellung einzelner guter <strong>Aufgaben</strong> noch keine „anspruchsvolle“ Klassen-<br />
arbeit“ ergibt, sind im Folgenden wesentliche Merkmale anspruchsvoller Klassenarbeiten als<br />
Prüffragen aufgeführt und z. T. auch erläutert.<br />
• Entsprechen die Schwerpunkte der Klassenarbeit den inhaltlichen und methodi-<br />
schen Schwerpunkten der Rahmenrichtlinien und des vorangegangenen Unter-<br />
richts?<br />
Da zur Zeit im Physikunterricht in einem Schulhalbjahr nur eine Klassenarbeit geschrieben<br />
wird, ist der Umfang der möglichen Inhalte (Begriffe, Gesetze, Verfahren, technische An-<br />
wendungen u. a.), die Gegenstand dieser einen Klassenarbeit sein könnten, enorm. Mit der<br />
Entscheidung für oder gegen bestimmte Inhalte werden für die Schülerinnen und Schüler<br />
auch hinsichtlich ihres weiteren Lernens Signale gesetzt für Wesentliches, Strukturierendes,<br />
Verbindendes auf der einen Seite und Einzelnes, Beispielhaftes auf der anderen Seite.<br />
Das bedeutet auch, dass <strong>Aufgaben</strong> zur Überprüfung grundlegender Kompetenzen ungefähr<br />
50 % einer Klassenarbeit ausmachen sollten.<br />
• Werden mit den einzelnen <strong>Aufgaben</strong> vielfältige Kompetenzen überprüft?<br />
In schriftlichen Lernkontrollen werden <strong>Aufgaben</strong> zur Überprüfung von Kompetenzen vor al-<br />
lem aus den Bereichen Fachwissen und Erkenntnisgewinnung gewählt werden. Aber auch<br />
Kompetenzen der Bereiche Kommunikation und Bewertung sind durchaus sinnvoll in Klas-<br />
senarbeiten zu überprüfen, insbesondere dann, wenn die zur Bearbeitung zur Verfügung<br />
stehende Zeit eine Unterrichtstunde überschreitet.<br />
• Hat die Klassenarbeit einen komplexen Charakter?<br />
Im gültigen Erlass zur Leistungsbewertung (vgl. /15/, S. 2) heißt es:<br />
„Klassenarbeiten und Klausuren müssen in Inhalt und <strong>Aufgaben</strong>stellung immer komplex<br />
angelegt sein… Teilaufgaben müssen in einem klar erkennbaren Zusammenhang zu ei-<br />
ner übergreifenden <strong>Aufgaben</strong>stellung stehen. Additive <strong>Aufgaben</strong>aneinanderreihungen<br />
sind zu vermeiden. Problemlösende <strong>Aufgaben</strong>, die eine Erörterung verlangen, müssen in<br />
einem eindeutigen Bezug zur fachspezifischen Aufgabe stehen und sich an die Reproduk-<br />
tions- und Transferleistung anschließen.“<br />
Diese Forderung bedarf einiger Erläuterungen. In den Fächern Geschichte, Geographie und<br />
Sozialkunde werden gesellschaftliche Probleme betrachtet, die auch schon in den jüngeren<br />
Schuljahrgängen eine komplexe <strong>Aufgaben</strong>bearbeitung im Unterricht und darum auch in Klas-<br />
senarbeiten erfordern. Auch im Sprachunterricht sind komplexe <strong>Aufgaben</strong> aufgrund der<br />
33
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Komplexität der untersuchten Sache möglich. Im Physikunterricht werden durch die spezifi-<br />
sche Herangehensweise der Fachwissenschaft komplexe Naturvorgänge reduziert auf einfa-<br />
che kausale Zusammenhänge. Die geforderte Komplexität der Klassenarbeit kann deshalb in<br />
Physik nicht durch den betrachteten Gegenstand, sondern nur durch die Art und Weise der<br />
Auseinandersetzung mit ihm erreicht werden. Deshalb sollten in einer Klassenarbeit nicht<br />
möglichst viele unterschiedliche physikalische Gegenstände geprüft werden, sondern vielfäl-<br />
tige Kompetenzen bei der Auseinandersetzung mit einigen Gegenständen.<br />
• Werden die Anforderungsbereiche in einem ausgewogenen Verhältnis berück-<br />
sichtigt?<br />
Im Erlass zur Leistungsbewertung (vgl. /15/, S. 2) heißt es:<br />
„Klassenarbeiten und Klausuren müssen…die Anforderungsbereiche I (Reproduktionsleis-<br />
tungen), II (Reorganisationsleistungen, Transferleistungen) und III (eigenständige Prob-<br />
lemlösungen) alters- und schulformgerecht repräsentieren. Der Schwerpunkt liegt im An-<br />
forderungsbereich II.“<br />
In der Praxis hat sich ein Verhältnis der Anforderungsbereiche nach folgender Gleichung<br />
bewährt: AFB I : AFB II : AFB III = 30 % : 50 % : 20 %.<br />
• Berücksichtigt das Anforderungsniveau und die Bearbeitungszeit die konkrete<br />
Klassensituation?<br />
Die Schwierigkeiten bei der Festlegung eines ganz bestimmten (angemessenen) Anforde-<br />
rungsniveaus ergeben sich aus dem Umstand, dass jegliche Bewertung immer in Bezug auf<br />
eine ganz bestimmte Norm vorgenommen wird. Mit folgender Übung soll das transparent<br />
gemacht werden.<br />
34
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Kleine Beurteilungsaufgabe<br />
Eine Schulklasse macht in monatlichen Abständen Schulleistungstests, in denen jeweils<br />
der Unterrichtsstoff des letzten Monats überprüft wird. In jedem Test kann man maximal<br />
100 Punkte erreichen. Die Tests sind so aufgebaut, dass der Klassendurchschnitt bei<br />
ca. 50 Punkten liegt. Neun Schülerinnen bzw. Schüler erreichten bei den letzten drei<br />
Tests die unten aufgeführten Punkte.<br />
Ihre Aufgabe besteht jetzt darin, bei jeder Schülerin/jedem Schüler das letzte Tester-<br />
gebnis (3. Test) zu beurteilen. Wenn Sie das Ergebnis einer Schülerin/eines Schülers<br />
für eine gute Leistung halten, so können Sie einen bis fünf Pluspunkte (+ + …) geben.<br />
Halten Sie das Ergebnis für eine schlechte Leistung, so können Sie einen bis fünf Mi-<br />
nuspunkte (- - …) geben.<br />
Erreichte Punkte<br />
1. Test 2. Test 3. Test<br />
1 60 55 50<br />
2 25 25 25<br />
3 85 80 75<br />
4 50 50 50<br />
5 65 70 75<br />
6 15 20 25<br />
7 40 45 50<br />
8 75 75 75<br />
9 35 30 25<br />
(Diese Aufgabe wurde in leichter Veränderung /13/, S. 60 entnommen)<br />
35<br />
Beurteilung des letzten<br />
Testergebnisses<br />
Der Vergleich der Bewertungsergebnisse der einzelnen Lehrkräfte müsste Unterschiede of-<br />
fenlegen, die auf die Anwendung verschiedener Normen zurückzuführen sind (vgl. /14/, S. 41<br />
ff):<br />
- die soziale Norm<br />
Die Leistungen des Einzelnen werden nach ihrem Verhältnis zur Leistung einer<br />
Gruppe beurteilt. Sie gilt als gut, wenn sie die Leistung der Gruppe (meist Klasse)<br />
entspricht oder sie übertrifft. (Beim obigen Beispiel wären das die Schüler 3, 5 und 8).<br />
- die individuelle Norm<br />
Übung 9<br />
Für die Beurteilung ist hier der individuelle Lernfortschritt ausschlaggebend. Gut ist<br />
eine Leistung, wenn eine Schülerin/ein Schüler sich verbessert hat oder zumindest
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
auf gleich bleibendem Niveau geblieben ist. (Beim obigen Beispiel hätten die Schüler<br />
6 und 7 eine besonders gute, die Schüler 3 und 9 eine schlechte Leistung vollbracht.)<br />
- die kriteriale Norm<br />
Der Beurteilung liegen fachlich-sachliche Anforderungen zugrunde (wie zentrale<br />
Klassenarbeiten und Prüfungen, Bildungsstandards), die unabhängig von der Grup-<br />
penleistung gestellt werden. Gut ist eine Leistung, die diesen Anforderungen genügt<br />
oder sie übertrifft (z. B. übertreffen die Schüler A und B die Norm, aber Schüler C ver-<br />
fehlt sie, vgl. Abb. 3).<br />
Abb. 3: Vergleichsperspektiven der drei Bezugsnormen zur Leistungsbewertung<br />
(nach /13/, S. 41)<br />
Die Anwendung jeder dieser Normen hat im pädagogischen Prozess ihre Berechtigung und<br />
ist gleichzeitig mit Schwierigkeiten verbunden. Die Analyse der Klassenarbeiten zeigt, dass<br />
im Schulalltag der soziale Normbezug vorherrscht, dies aber zu erheblichen Unterschieden<br />
in den gestellten Forderungen innerhalb einer Schulform führen kann (vgl. /1/, S. 48).<br />
Insbesondere wenn die auf dieser Grundlage erteilten Noten über den weiteren Bildungsweg<br />
entscheiden, ist aber eine Vergleichbarkeit auf der Grundlage eines einheitlichen und aner-<br />
kannten Kriteriensystems notwendig. Diese wird mit den KMK-Bildungsstandards für den<br />
Mittleren Bildungsabschluss, den Einheitlichen Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung<br />
der KMK, den niveaubestimmenden <strong>Aufgaben</strong> angestrebt.<br />
Im Erlass zur Leistungsbewertung (vgl. /15/, S. 2) heißt es in diesem Zusammenhang:<br />
„Klassenarbeiten und Klausuren sind von jeder Schülerin und jedem Schüler einer Klasse<br />
bzw. einer Kursgruppe unter gleichen Bedingungen - wie abschlussbezogene Anforde-<br />
rungen, Bearbeitungszeit, zugelassene Hilfsmittel und Aufsicht - anzufertigende Leis-<br />
tungsnachweise.<br />
Kompetenzen<br />
kriteriale Norm<br />
36<br />
Schüler A<br />
soziale Bezugsnorm<br />
Schüler B<br />
Schüler C<br />
individueller<br />
Normbezug<br />
Lernzeit
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Sie umfassen möglichst angeschlossene Unterrichtseinheiten und berücksichtigen die un-<br />
terrichtlichen Voraussetzungen.“<br />
Die Formulierung „abschlussbezogene Anforderungen“ weist auf eine kriteriale Norm als<br />
Grundlage hin. Zugleich verlangt aber die Realisierung der Forderung nach der Berücksichti-<br />
gung der „unterrichtlichen Voraussetzungen“ ein gewisses Maß an sozialer Normierung der<br />
Anforderungen.<br />
Um zwischen beiden Forderungen die Balance zu finden, bedarf es des Austausches zwi-<br />
schen den Lehrkräften innerhalb der Schule, aber auch darüber hinaus.<br />
• Werden bei der Reihenfolge und Gestaltung der einzelnen <strong>Aufgaben</strong> lernpsycho-<br />
logische Aspekte berücksichtigt?<br />
Bei schriftlichen Leistungsüberprüfungen (Test, Klassenarbeiten, Klausuren, Prüfungen) ist<br />
die Reihenfolge der Bearbeitung prinzipiell den Schülerinnen und Schülern freigestellt. Aber<br />
die Lernenden lesen die <strong>Aufgaben</strong> in der vorgegebenen Reihenfolge. Zudem ist bei komple-<br />
xeren <strong>Aufgaben</strong> eine Änderung der Reihenfolge kaum möglich, da die einzelnen Teilaufga-<br />
ben meist aufeinander aufbauen. Daher ist es nicht verwunderlich, wenn in Untersuchungen<br />
festgestellt wurde, dass fast 80 % der Schülerinnen und Schüler sich an die vorgegebene<br />
Reihenfolge hielten (vgl. /14/, S. 125).<br />
Die Reihenfolge, in der <strong>Aufgaben</strong> bei schriftlichen Leistungsüberprüfungen gestellt werden,<br />
sollte so sein, dass sie von den Schülerinnen und Schülern ohne Nachteile so beibehalten<br />
werden kann. Das bedeutet, dass es sich bewährt hat,<br />
- am Anfang eine etwas einfachere Aufgabe zu stellen,<br />
- die höchsten Schwierigkeiten in der Mitte der Arbeit zu platzieren,<br />
- verschiedene Schülertätigkeiten (Rechnen, Zeichnen, Argumentieren) abwechselnd<br />
zu prüfen,<br />
Da für viele Schülerinnen und Schüler selbst eine Klassenarbeit mit einer Zeitdauer von 45<br />
Minuten schon eine erhebliche Anstrengung darstellt, sollte die Klassenarbeit als Ganzes,<br />
aber auch einzelne Teilaufgaben motivierende Elemente (z. B. Abbildungen; Formulierun-<br />
gen; interessante, persönlich betreffende Beispiele) enthalten.<br />
Prüfen Sie mithilfe der Checkliste, ob die folgenden Beispiele einschließlich des Erwar-<br />
tungshorizontes den Ansprüchen genügen.<br />
Welche Veränderungen würden Sie bei den einzelnen Klassenarbeiten vornehmen?<br />
37<br />
Übung 10
Kopiervorlage 4<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Checkliste zur Beurteilung von Klassenarbeiten<br />
Einschätzung der einzelnen <strong>Aufgaben</strong> bzw. Teilaufgaben<br />
Nr. BE<br />
Entspricht<br />
den SP der<br />
RRL<br />
überprüfte<br />
Kompetenzen<br />
AFB Niveau Zeit Gestaltung<br />
ja nein F E K B I II III hoch mittel niedrig gut zu verbessern<br />
Komplexität der Klassenarbeit: hoch: teilweise: gar nicht:<br />
Gesamteinschätzung<br />
38
Klassenarbeit 1<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Wirkungen und Anwendungen des elektrischen Stromes<br />
Schuljahrgang 8 (hauptschulabschlussbezogener Bildungsgang)<br />
1 Dir wird ein Experiment vorgeführt. Beobachte die Veränderungen. Achte dabei besonders<br />
auf das Strommessgerät und den Draht zwischen den Helmholtzklemmen.<br />
a) Beschreibe deine Beobachtung.<br />
b) Leite aus dieser Beobachtung den Sinn von Haushaltssicherungen ab.<br />
c) Nenne für drei verschiedene Wirkungen des elektrischen Stromes eine Nutzung in<br />
einem Haushaltsgerät.<br />
2 Carla möchte am Sonntag für die ganze Familie das Frühstück vorbereiten. Dazu will<br />
sie folgende technische Geräte einsetzen:<br />
Toaster 900 W<br />
Wasserkocher 1,2 kW<br />
Elektroherd 300 W<br />
Deckenlampe 180 W<br />
Stereoanlage 120 W<br />
In der Küche sind der Steckdosen-Stromkreis mit einer 10 A-Sicherung und der Herd<br />
extra mit einer 16 A-Sicherung abgesichert.<br />
Untersuche und entscheide, ob Carla diese Geräte problemlos gleichzeitig betreiben<br />
kann.<br />
3 Werden in Flüsse Turbinen zur Stromgewinnung oder Rohre zur Wasserentnahme<br />
eingesetzt, so sind auch Anlagen zum Verscheuchen der Fische einzusetzen. Eine<br />
Möglichkeit besteht im Einsatz kurzer elektrischer Impulse im Wasser, ohne dabei die<br />
Gesundheit der Fische zu beeinträchtigen.<br />
Zur Untersuchung, wie die Größe des Stromflusses vom Abstand der Elektroden abhängt,<br />
wurden folgende Messwerte aufgenommen:<br />
Abstand a in m 0 2 5 7 8 12 15<br />
Stromstärke I in mA - 150 60 43 37 25 20<br />
a) Stelle die Messwerte in einem I(a)-Diagramm dar und beschreibe den Zusammenhang.<br />
Erkläre, warum für a = 0 keine Stromstärke angegeben wurde.<br />
b) Die Stromstärke soll auf 30 mA begrenzt werden.<br />
Ermittle mithilfe des Diagramms den Mindestabstand der Elektroden.<br />
4 Tobias möchte für sein Modell zwei Lampen einzeln, aber auch gleichzeitig leuchten<br />
lassen. Dazu hat er folgenden Schaltplan aufgebaut.<br />
Entscheide, ob jeweils die Lampen leuchten. Übernimm die<br />
+ -<br />
Tabelle auf dein Blatt und fülle sie aus.<br />
Schalter 1 Schalter 2 Lampe 1 Lampe 2<br />
offen offen<br />
offen geschlossen<br />
geschlossen offen<br />
geschlossen geschlossen<br />
39<br />
L1<br />
S2<br />
L2<br />
S1
Erwartungshorizont<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
erwartete Leistungen Kennzeichnung der<br />
unterrichtlichen Voraussetzungen<br />
1° Den Schülerinnen und Schülern wurde folgendes<br />
Experiment vorgeführt:<br />
Beobachtung: Der Strom wurde solange erhöht,<br />
bis der Draht zwischen den Klemmen anfing zu<br />
glühen und das Papier verbrannte.<br />
1b Sicherungen sollen verhindern, dass ein zu großer<br />
Strom durch die Leitungen fließt und diese durch<br />
Überhitzung zerstört werden.<br />
1c Wärmewirkung Toaster<br />
Lichtwirkung Glühlampe<br />
Bewegung Ventilator<br />
2 Da der Herd extra abgesichert ist, muss er hier<br />
nicht berücksichtigt werden.<br />
3a<br />
+<br />
-<br />
Die übrigen Geräte haben eine Gesamtleistung<br />
von:<br />
P = 2400 W. Das ist schon über der zulässigen<br />
Leistung von 2300 W<br />
(Pzulässig = ⋅ I = 230V<br />
⋅10A<br />
).<br />
U zulässig<br />
Sie sollte z. B. das Radio so lange auslassen, bis<br />
der Wasserkocher fertig ist.<br />
150<br />
125<br />
100<br />
75<br />
50<br />
25<br />
I in mA<br />
0<br />
0 3 6 9 12 15<br />
a in m<br />
Für a = 0 berühren sich die Elektroden, es würde<br />
ein Kurzschluss entstehen.<br />
40<br />
A<br />
Experimente zu den<br />
Wirkungen des Stromes<br />
(aber nicht dieses)<br />
wurden gezeigt.<br />
Sicherungen wurden<br />
behandelt, aber nicht<br />
im Zusammenhang<br />
mit der Wärmewirkung<br />
Wirkungen des Stromes<br />
wurden behandelt.<br />
<strong>Aufgaben</strong> zur maximalen<br />
Belastung von<br />
Stromkreisen wurden<br />
besprochen.<br />
Das Zeichnen von<br />
Diagrammen nach<br />
Wertetabelle wurde<br />
geübt.<br />
Das Entstehen von<br />
Kurzschlüssen wurde<br />
in anderem Zusammenhang<br />
besprochen.<br />
Zuordnung<br />
der BE zu den<br />
AFB<br />
I II III<br />
3<br />
3<br />
2<br />
2<br />
4<br />
1<br />
2
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
erwartete Leistungen<br />
41<br />
Kennzeichnung der<br />
unterrichtlichen Voraussetzungen<br />
3b Abgelesener Wert: a ( 30mA)<br />
≈ 10 m<br />
Ablesen von Werten<br />
aus Diagrammen<br />
wurde geübt.<br />
4 Schalter 1 Schalter 2 Lampe 1 Lampe 2<br />
offen offen leuchtet<br />
nicht<br />
offen geschlossen <br />
geschlossen <br />
geschlossen<br />
leuchtet<br />
nicht<br />
leuchtet<br />
nicht<br />
leuchtet<br />
nicht<br />
offen leuchtet leuchtet<br />
geschlossen<br />
leuchtet leuchtet<br />
nicht<br />
Parallel- und<br />
Reihenschaltung<br />
wurde auch experimentellbehandelt.<br />
Zuordnung<br />
der BE zu<br />
den AFB<br />
I II III<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
1<br />
Summe 8 10 4
Klassenarbeit 2<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Schuljahrgang 8 (realschulabschlussbezogener Bildungsgang)<br />
1 Welche Aussagen sind wahr bzw. falsch?<br />
a) Licht hat Teilchen- und Welleneigenschaften.<br />
b) Licht breitet sich nicht geradlinig aus.<br />
c) Das Einfallslot ist eine Hilfslinie für die Konstruktion zur Reflexion und Brechung.<br />
d) Die Ozonschicht ist eine Schutzschicht in unserer Atmosphäre.<br />
e) Es gibt 7 Spektralfarben.<br />
f) Die Geschwindigkeit des Lichtes beträgt 3000 km/s im Vakuum.<br />
2 Übernimm und ergänze den Satz.<br />
Licht trifft unter einem Winkel von 35° auf die Grenzschicht von Wasser zu Luft.<br />
Der Berechnungswinkel muss……………………<br />
3 „Weißes Licht ist nicht weiß.“<br />
Erkläre diese Aussage.<br />
4 Wie entsteht Wind?<br />
5 Welche Farben müssen additiv gemischt werden, um<br />
a) gelb und b) magenta zu erhalten?<br />
6 Erkläre an zwei von dir gewählten Beispielen, dass Farben auf den Menschen sowohl<br />
psychische als auch physische Wirkungen besitzen.<br />
7 Fülle die Leerfelder aus.<br />
Takt Ottomotor Dieselmotor<br />
…………………….. Ansaugen des Benzin-Luft-<br />
Gemisches<br />
………………………………<br />
………………………………<br />
………………………………<br />
…………………….. ……………………………….<br />
……………………………….<br />
……………………………….<br />
……………………………….<br />
Kolben nach…………………<br />
8 Wende die Gesetzmäßigkeiten der Lichtreflexion an und beschrifte.<br />
42<br />
Luft<br />
Wasser<br />
………………………………<br />
………………………………<br />
………………………………<br />
………………………………<br />
………………………………<br />
Selbstzündung<br />
……………………………….<br />
……………………………….<br />
……………………………….<br />
……………………………….
Erwartungshorizont<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
1 Welche Aussagen sind wahr bzw. falsch?<br />
a) Licht hat Teilchen- und Welleneigenschaften. w<br />
b) Licht breitet sich nicht geradlinig aus. f<br />
c) Das Einfallslot ist eine Hilfslinie für die Konstruktion zur Reflexion und Brechung.<br />
w<br />
d) Die Ozonschicht ist eine Schutzschicht in unserer Atmosphäre. w<br />
e) Es gibt 7 Spektralfarben. f<br />
f) Die Geschwindigkeit des Lichtes beträgt 3000 km/s im Vakuum. f<br />
2 Übernimm und ergänze den Satz.<br />
Licht trifft unter einem Winkel von 35° auf die Grenzschicht von Wasser zu Luft.<br />
Der Berechnungswinkel muss…größer als 35°…<br />
1 P<br />
3 „Weißes Licht ist nicht weiß.“<br />
Erkläre diese Aussage.<br />
Licht besteht aus Spektralfarben; sie können durch Brechung am Prisma<br />
sichtbar gemacht werden.<br />
2 P<br />
4 Wie entsteht Wind?<br />
warme und kalte Luftmassen treffen aufeinander; Druckausgleich =<br />
Wind<br />
2 P<br />
5 Welche Farben müssen additiv gemischt werden, um<br />
a) gelb und b) magenta zu erhalten?<br />
rot + grün rot + blau<br />
6 Erkläre an zwei von dir gewählten Beispielen, dass Farben auf den Menschen sowohl<br />
psychische als auch physische Wirkungen besitzen.<br />
- psychisch - physisch<br />
2 P<br />
7 Fülle die Leerfelder aus.<br />
Takt Ottomotor Dieselmotor<br />
6 P<br />
1<br />
Ansaugen des Benzin-Luft-Gemisches<br />
………EV auf………………<br />
………AV zu………………<br />
Kolben nach unten……<br />
3 Funke von Zündkerze zündet Gemisch<br />
……EV/AV zu…….<br />
Kolben nach…unten……<br />
43<br />
Ansaugen von Luft<br />
………EV auf………………<br />
………AV zu………………<br />
Kolben nach unten…<br />
Selbstzündung<br />
……… EV/AV zu<br />
Kolben nach unten<br />
8 Wende die Gesetzmäßigkeiten der Lichtreflexion an und beschrifte.<br />
α<br />
6 P<br />
α´ 3 P<br />
α<br />
Luft<br />
2 P<br />
α = α´ α < β<br />
Wasser<br />
β<br />
3 P
Klassenarbeit 3<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
Schuljahrgang 9 (Gymnasium)<br />
1 Vergleichen Sie den Aufbau des Wechselstromgenerators mit dem Gleichstrommotor.<br />
2 Nennen Sie das Lenz´sche Gesetz und das Induktionsgesetz.<br />
Erläutern Sie eines der Gesetze anhand eines selbst gewählten Beispiels.<br />
3 Um Transformatoren herzustellen, stehen Spulen mit folgenden Windungszahlen zur<br />
Verfügung: 250, 500, 750, 1000, 1500 und 3000.<br />
Begründen Sie durch Rechnung, welche Spulen man wählen muss, um mit diesem<br />
Transformator eine Stromstärke von 10 A auf 40 A transformieren zu können.<br />
Wahlaufgaben<br />
E N T W E D E R<br />
4 Skizzieren und beschriften Sie den Aufbau des Zählrohres und erläutern Sie seine<br />
Wirkungsweise.<br />
5 Was versteht man unter Wirbelströmen?<br />
O D E R<br />
Nennen Sie eine Anwendung und erläutern Sie diese.<br />
6 Was versteht man unter dem Spontanzerfall bei Kernen?<br />
Ergänzen Sie folgende Kernzerfallsgleichung:<br />
60<br />
Co<br />
→<br />
+<br />
(Aussenden von<br />
44<br />
−<br />
β Strahlung)<br />
7 Nennen Sie zwei Anwendungsbeispiele des Transformators für Spannungsübersetzungen.<br />
Erklären Sie ausführlich eines der genannten Beispiele unter Einbeziehung des Aufbaus<br />
und der Wirkungsweise.
Erwartungshorizont<br />
1 Gemeinsamkeiten<br />
Stator: Gehäuse, EK, Spulen<br />
Rotor: Achse, EK, Spulen<br />
2 Lenz´sche Gesetz<br />
3<br />
Modul 7: Was ist eine anspruchsvolle Klassenarbeit?<br />
erwartete Leistungen<br />
Unterschiede<br />
Generator Motor<br />
Stromentnahme Stromzufuhr<br />
Schleifringe auf Rotor<br />
Kohlebürsten am Stator<br />
Der Induktionsstrom (Spannung) ist stets so gerichtet, dass er seiner<br />
Entstehungsursache entgegenwirkt.<br />
Induktionsgesetz<br />
Eine Spannung wird induziert, solange sich das von der Leiterschleife<br />
umfasste Magnetfeld ändert.<br />
Beispiel erläutern<br />
N<br />
N<br />
1<br />
2<br />
I<br />
=<br />
I<br />
2<br />
1<br />
N<br />
;<br />
N<br />
1<br />
2<br />
=<br />
4<br />
1<br />
⇒<br />
z.<br />
B.<br />
4 Einfallende Strahlung ionisiert<br />
das Gas. Es entstehen<br />
positive Ionen, die zur<br />
Hülle wandern, und negative<br />
Elektronen, die zum<br />
Metalldraht wandern. Die<br />
Elektronen bewirken im<br />
Draht einen Stromfluss,<br />
der am Widerstand einen<br />
Spannungsabfall hervor-<br />
N<br />
1<br />
= 1000<br />
und<br />
45<br />
N<br />
2<br />
= 250<br />
ruft, der gezählt oder hörbar gemacht werden kann. Nach jedem<br />
Zählvorgang wird das Gas wieder neutralisiert.<br />
5 Wirbelströme entstehen in massiven Metallkörpern durch Induktion<br />
(Selbstinduktion). Sie fließen völlig ungeordnet und führen zur Erwärmung<br />
und zur „Gegeninduktion“.<br />
Beispiel erläutern<br />
6 Zerfall der Kerne ohne äußere Einwirkung<br />
60<br />
60<br />
0<br />
→ + − + γ e Ni Co 27 28 1 im Kern: n → 1p<br />
+ 1e<br />
7 2 Beispiele nennen, 1 Beispiel erklären<br />
Aufbau: EK, 2 Spulen<br />
1 1 0<br />
0 −<br />
WW: an Primärspule wird Wechselspannung angelegt; veränderliches<br />
MF; gemeinsamer EK; MF auch in Sekundärspule; Spannung induziert<br />
Eingehen auf Beispiel<br />
Metallhülle<br />
Widerstand<br />
verdünntes Gas<br />
+ -<br />
Draht<br />
Zuordnung der<br />
BE zu den AFB<br />
I II III<br />
2<br />
2<br />
4<br />
10<br />
2<br />
1 3<br />
4<br />
1<br />
1<br />
2 2<br />
3<br />
1<br />
2<br />
2<br />
Summe 10 25 7
Literaturverzeichnis<br />
/1/ Pommeranz, Hans-Peter: Analyse von Klassenarbeiten der Fächer Biologie, Chemie,<br />
Physik, Geographie und Englisch - Teil 1. - LISA Halle, 2004<br />
/2/ Kultusministerkonferenz (Hrsg.): Bildungsstandards im Fach Physik für den Mittleren<br />
Bildungsabschluss. – Quelle: http://www.kmk.org<br />
/3/ LISA (Hrsg.): Niveaubestimmende <strong>Aufgaben</strong> für den naturwissenschaftlichen Unterricht<br />
Schuljahrgang 6, 2004 – Quelle: http://www.rahmenrichtlinien.bildunglsa.de/forum/niveau/niveaub.html<br />
/4/ LISA (Hrsg.): Niveaubestimmende <strong>Aufgaben</strong> Physik Schuljahrgang 8, 2005 – Quelle:<br />
http://www.rahmenrichtlinien.bildung-lsa.de/forum/niveau/niveaub.html<br />
/5/ Weinert, Franz (Hrsg.): Leistungsmessung in Schulen. – Beltz Weinheim und Basel,<br />
2001<br />
/6/ Sacher, Werner: Leistungen entwickeln, überprüfen und beurteilen – Grundlagen,<br />
Hilfen und Denkanstöße für alle Schularten. – Klinkhardt Bad Heilbrunn , 2001<br />
/7/ Baptist, Peter: Elemente einer neuen <strong>Aufgaben</strong>kultur. In: BLK-Modellversuch: Steigerung<br />
der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterrichts, Materialien<br />
zum Mathematikunterricht, Universität Bayreuth 1998<br />
/8/ Leisen, Josef (Hrsg.): Methoden-Handbuch – Deutschsprachiger Fachunterricht<br />
(DFU). – Varus Bonn, 2003<br />
/9/ Aufschnaiter, Claudia von; Kraus, Martin Ernst: Physikalisch argumentieren lernen. –<br />
In: Naturwissenschaften im Unterricht Physik Heft 87. – Friedrich Seelze, 2005<br />
/10/ Bünder, Wolfgang et al: Naturwissenschaftliche Forschung - Perspektiven für die Unterrichtspraxis.<br />
- IPN Kiel 1998<br />
/11/ Einheitliche Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung Physik (Beschluss der Kultusministerkonferenz<br />
vom 01.12.1989 i. d. F. vom 05.02.2004). – Quelle:<br />
http://kmk.org<br />
/12/ Weber, Ferdinand( Hrsg.): Steigerung der Effizienz des mathematisch-naturwissenschaftlichen<br />
Unterrichts - Die Umsetzung des BLK-Programms in Rheinland-Pfalz. -<br />
Ministerium für Bildung, Wissenschaft und Weiterbildung Rheinland-Pfalz, 1999<br />
/13/ Faißt, Walter et. al.: Physikanfangsunterricht für Mädchen und Jungen. - IPN Kiel,<br />
1994<br />
/14/ Reinberg, Falko; Krug, Siegbert: Motivationsförderung im Schulalltag. - Hofgrede Göttingen,<br />
1999<br />
/15/ Kultusministerium <strong>Sachsen</strong>-<strong>Anhalt</strong> (Hrsg.): Leistungsbewertung und Beurteilung an<br />
allgemein bildenden Schulen und Schulen des Zweiten Bildungsweges der Sekundarstufen<br />
I und II - RdErl. des MK vom 1.7.2003 geändert durch RdErl. des MK vom<br />
1. 7. 2004. - Magdeburg, 2004<br />
46