2. UB Che

Titel der Stunde:

Versionsgeschichte

9.3.

• Änderungsvorschläge von Nicole eingearbeitet
  • Rosinenkuchen muss im Laufe der Stunde wieder vorkommen
  • Experiment fertig aufgebaut um Zeit zu sparen
  • Aus dem Kuchen Kerne machen

Ganz viel nichts und ein wenig Kern. Am forschend-entwickelnden Unterrichtsverfahren orientierte Auseinandersetzung mit dem Thomsonschen Atommodell zur Entwicklung des ersten Kern-Hülle Modells anhand eines Modell-Versuches

Notizen

• Die in 1.a verwendete Timeline ist gleichzeitig ein Advance Organizer für die ganze Reihe
• Nicht vergessen: Verlaufstransparenz herstellen
• Nicht vergessen: Das "orientiert" im Titel ist wichtig, weil ich Schritte des Verfahrens überspringe
• Dreisatzes Hypothese ⟶ Experiment ⟶ Falsifikation / Verifikation. = Verlaufstransparenz

Vor dem UB ab 8:00

• Begrüßung der Schüler und organisatorisches
• Einloggen iPads und prüfen Schülerseiten
• Vorbereitung und Instruktion des Vorwissen Experimentes, damit es sofort losgehen kann

Beginn UB
8:30 Aktivierung von Vorwissen

Das entscheidende Vorwissen ist die Verteilung der Ladung über das ganze Atom.

1. Jeder Schüler hat ein Stück Rosinenkuchen auf seinem Platz
2. »Woran erinnert euch das«
3. Bearbeitung in Think Pair Share (30s / 30s / 30s mit Sanduhr)
4. Warten / Zeit aushalten
5. Erwartete Antwort: An das Rosinenkuchen Modell

Der Rosinenkuchen kommt am Ende der Stunde wieder vor. Dort erzähle ich den Schülern, dass der ganze Teig eines Rosinenkuchens in der Größe der Schule auf die Größe der Stahlkugel aus dem Versuch gepresst werden muss um einen Atomkern zu erhalten. Ich illustriere das mit eine Tablettenpresse.

Aktiviertes Vorwissen

1. Im Thomsonschen Atommodell gibt es keine positiven Elementarteilchen
2. Das Atom ist im Wesentlichen massiv

1. Problemgewinnung

8:35 1.a Problemgrund

Im »Problemgrund« (la) kann durch einen kurzen Lehrervortrag, durch ein Schüler-Schüler oder Lehrer-Schüler-Gespräch die Basis für die Herausarbei­tung des Problems gelegt werden.

Ich will es diesmal bewusst unspektakulär und geerdet gestalten:

An der Wand hängt eine Timeline. Die Dramaturgie für neue Atommodelle war bisher: Neue Entdeckungen auf der Timeline. Auch in dieser Stunde würde ich wieder dieses Schema verfolgen:

1. »Was hat eigentlich die Entstehung neuer Atommodelle ausgelöst?« (Ich glaube, da kommen die SuS nicht drauf. Dann Hilfe: Vielsagende Blicke Richtung Timeline.
2. »Wie können wir herausfinden, welche bedeutende Entdeckung nach dem Atommodell von Thomson kam?
3. Ok, das Alpha-Teilchen
4. Es folgt eine sehr kurze Charakterisierung von a-Teilchen: Größe, Gewicht, Geschwindigkeit. Die Ladung und die Tatsache, dass es sich um He-Kerne handelt sind für diese Stunde erstmal nicht von Interesse.
5. Die wichtigen Infos: Alpha-Teilchen sind sehr schwer, kleiner als Atome, aber größer als alle anderen Teilchen

Ich habe mich gegen Dinge wie nachgespielte historische Dialoge oder simulierte Whats-App Chats entschieden, weil ich es sinnvoller finde, den Advance Organizer (Die Timeline) wieder einzubinden. Textorientierte oder vorgespielte Situationen schaffen wieder sprachliche Baustellen, die ich bearbeiten müsste und sie sind eigentlich auch eher passiv. Die beiden Schüler an der Timeline sind aktivierender und haben eine höhere Schüleraktivität und sparen Zeit für das Wesentliche.

8:38 1.b Problemerfassung

Die zweite Phase, die wir mit »Problemerfassung« (lb) bezeichnen, schließt sich nahtlos und meistens ohne deutliche Abgrenzung an die erste Phase an. Das eigentliche Problem wird aus einer Reihe von Sachverhalten herausgeho­ben.

1. Eine interessante Frage: Wass passiert, wenn ich mit solchen Teilchen auf eine Folie aus Atomen schieße?
2. Würden wir erwarten, dass der Aufbau der Atome eine Rolle spielt, wenn wir eine Folie mit solchen Teilchen ?

Ich möchte mir die Zeit für Schüleraktivität für die Hypothesenbildung und das Experiment aufsparen. Daher sehe ich nur eine kurze Schüleraktivität vor:

1. Einfach aufzeigen bitte:"
2. Wer meint a) Der Aufbau des Atoms spielt eine Rolle beim Beschuss mit alpha-Teilchen? ... b) Der Aufbau spielt keine Rolle ...
3. Das Abstimmungsergebnis wird angeschrieben

Beide Abstimmungsmöglichkeiten können den Fortgang tragen: Wenn die Mehrheit sagt, der Aufbau spiele keine Rolle, werden wir sehen, dass er eben doch eine Rolle spielt. Wenn die Mehrheit sagt, der Aufbau spiele eine Rolle, werden wir sehen, wie genau.

8:44 1.c Problemerkenntnis - Problemformulierung

Die dritte Phase, die die Bezeichnung »Problemerkenntnis - Problemfor­mulierung« (lc) trägt, dient dazu, das zu lösende Problem exakt und klar auf­zuzeigen und zu formulieren.

1. Hier schreiben wir jetzt das Problem auf:

Gibt uns die Entdeckung der ɑ-Strahlen die Möglichkeit, das Atommodell von Thomson zu überprüfen? Passiert vielleicht etwas Überraschendes?

2. Überlegungen zur Problemlösung

8:45 2.a Analy­se des Problems

In einem zweiten Abschnitt der Phase 2a sollte eine Hy­pothesenbildung zur Problemlösung erfolgen. Hypothesenbildung ist ein außerordentlich kreativer Akt, der neben dem eingebrach­ten exakten Vorwissen auch Elemente der Intuition und Spontanität umfaßt

Ich denke, das wesentliche Vorwissen ist der schwammartige Charakter der Thomson-Atome. Die kinematischen Fragen der Kollision / Impulsherhaltung etc. sind, denke ich, hier sehr sehr fehlertolerant. Die naive Alltagsanschauung sollte ausreichen.

1. Ich habe hier eine Folie aus Thomson-Atomen aufgemalt, was passiert, wenn ich auf solche Atome mit etwas schnellem schwerem schieße? Bitte denkt ganz einfach!
2. Murmelzeit 30s oder 2x 30s
3. Zwei, drei Schüler-Ideen werden von den Schülern selbst zeitsparend direkt auf dem Aushang mit Edding visualisiert
4. Wir formulieren die Hypothese

Mögliche Hypothesen werden wahrscheinlich lauten:

1. "Wenn das Thomsonsche Atommodell stimmt, dann ..."
2. "fliegen die Teilchen fliegen einfach durch die Folie durch"
3. "prallen die Teilchen prallen von der Folie ab"
4. "schießen die Teilchen Löcher in die Folie"

Ich werde bei den Hypothesen nicht zu sehr ins Detail gehen. Bei dem durchzuführenden Versuch gibt es zu jeder halbwegs vernünftigen Hypothese eine Beobachtung, die ihr widerspricht. Ich werde nicht darauf beharren, dass bei Thomson-Atomen ein Zurückprallen der a-Teilchen nicht möglich ist.

2.b Lösungsvorschläge

2b entfällt aus Zeitgründen. Im Entwurf schreibe ich deswegen "Orientiert am Forschend-Entwickelnden Unterrichtsverfahren"

2.c Entscheidung für einen Lösungsvorschlag

2c entfällt aus Zeitgründen. Im Entwurf schreibe ich deswegen "Orientiert am Forschend-Entwickelnden Unterrichtsverfahren"

9:00 3 Durchführung eines Lösevorschlages

3.a Planung des Lösevorhabens

3a entfällt aus Zeitgründen. Im Entwurf schreibe ich deswegen "Orientiert am Forschend-Entwickelnden Unterrichtsverfahren"

3b praktische Durchführung des Lösevorhabens

Der Versuch aus dem Lehrbuch wird durchgeführt und protokolliert. Die Nägel etc. sind fertig aufgebaut. Versuchsdurchführung ist kein Lernziel der Reihe.

Folgende Beobachtungen werden im Idealfall gemacht:

1. Manche Kugeln prallen von den Nägeln zurück
2. Manche Kugeln werden abgelenkt
3. Es ist ganz schön schwierig, überhaupt einen Nagel zu treffen. Die meisten Kugeln gehen ungebremst durch

9:10 3c Diskussion der Ergebnisse

1. Wir sammeln die Beobachtungen der Schüler. Das sollte ziemlich geradlinig verlaufen, da es einfach nicht viele denkbare Beobachtungen gibt.
2. Erwartete Beobachtungen
   1. Es gibt viele Kugeln, die gerade durchgehen
   2. Es gibt eventuell einige Kugeln, die abprallen
   3. Es gibt Kugeln, die abgelenkt werden
3. Die Schüler zeichnen verschiedene Ergebnisse in eine Skizze an der Tafeln ein.
4. Zum Vergleich wird eine Abbildung der Ergebnisse Rutherfords gezeigt.
5. => Der Modellversuch hat realistische Ergebnisse nachgebildet
6. => Die Schüler diskutieren, was das für die Problemfrage bedeutet

9:20 4 Abstraktion der gewonnenen Erkenntnisse

4a Ikonische Abstraktion

Wie aus der Bezeichnung »Ikonische Abstraktion« bereits hervorgeht, entwickelt man hier anschauliche Darstellungen des Versuchsergebnisses,

1. Die Gruppen zeichnen ein Kern-Hülle Atom

9:25 4b Verbale Abstraktion

In der Phase der »Verbalen Abstraktion« sollten die Lernenden das Resultat des Forschungsprozesses und dessen Erklärung mit Worten in kurzen, klaren Sätzen ausdrücken

1. Wir vervollständigen einen Merksatz.

Der Beschuss mit Alpha-Teilchen zeigt, dass Atome aus ganz viel Nichts und ein klein wenig Kern bestehen. Das ist eine Grenze für alle Modelle, die wir bisher kennen gelernt haben

Das wäre die Anfang und Ende geben sich die Hände Stelle.

4c Symbolhafte Abstraktion

Die »Symbolhafte Abstraktion« stellt die höchste Stufe des Abstraktionspro­ zesses dar. Hier werden nicht nur Sachverhalte quantitativ mathematisch dar­ gestellt, sondern ganz allgemein eine symbolhafte Abstraktion angestrebt;

Entfällt hier. Das ganze Thema watet sowieso knietief in der symbolhaften Abstraktion und für die Schüler verspricht weitere Abstraktion keinerlei Profit.

Wissenssicherung

9:26 5a An­wendungsbeispiele

Die Lernenden sollen Beziehungen zu anderen Unterrichtsfächern, zu Vorgängen und Phänomenen des Alltags, zur Technik und zur Umwelt finden

1. Vermutlich habt ihr es nicht gemerkt? Wir haben gerade wahrscheinlich die wichtigste und schlimmste Stelle in der gesamten Geschichte der Naturwissenschaften erlebt: Die Entdeckung des Atomkerns
2. Diese Entdeckung ermöglich die Atomenergie, die Atombombe, den Kernspintomografen im Krankenhaus, praktisch die gesamte moderne Chemie und vielleicht eines Tages die Kernfusion
3. Abstimmung: Wer von euch glaubt, dass der Welt-Untergang durch einen Atomkrieg eintreten wird?

5b Wiederholung

Die Lernenden sollten bewußt eine Wiederholung anstreben, bei der sie überlegen, wie sie zu den Ergebnissen gekommen sind, Das Unterrichtsverfahren schließt im Normalfall mit der Phase 5b (Wiederho­lung) ab.

ENDE