2. UB Che

Titel der Stunde:

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

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. «An welches Atommodell erinnert euch das?»
3. Bearbeitung in Think Pair Share (30s / 30s / 30s mit Sanduhr)

bgestufte Hilfen dazu in den Schülerwikis  Abgestufte Hilfe

Aktiviertes Vorwissen

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

8:35 1. Problemgewinnung

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. »Kann bitte mal jemand zur Timeline gehen und nachschauen, welche bedeutende Entdeckung nach dem Atommodell von Thomson kam?
2. Ok, das Alpha-Teilchen, das ist so die Panzerfaust unter den Elementarteilchen: Sehr schwer, sehr schnell
3. 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.

8:45 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?

8:47 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:

Die Entdeckung der ɑ-Strahlen gibt uns die Möglichkeit, das Atommodell von Thomson zu überprüfen. Was müsste passieren, wenn wir eine Folie aus Thomson-Atomen mit ɑ-Strahlen beschießen?

8:55 2. Überlegungen zur Problemlösung

2.a Analy­se des Problems (S.26, hier findet die Hypothesenbildung statt)

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. Zwei, drei Schüler-Ideen werden zeitsparend direkt auf dem Aushang mit Edding visualisiert
3. Wir formulieren die Hypothese

Mögliche Hypothesen werden wahrscheinlich lauten:

1. "Die Teilchen fliegen einfach durch die Folie durch, weil"
2. "Die Teilchen prallen von der Folie ab, weil"
3. "Die Teilchen schießen Löcher in die Folie, weil"

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"

9:05 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.

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

9:15 3c Diskussion der Ergebnisse

1. Wir sammeln die Beobachtungen der Schüler. Das sollte ziemlich geradlinig verlaufen, das es einfach nicht viele denkare Beobachtungen gibt.
2. Zum Vergleich wird eine Abbildung der Ergebnisse Rutherfords gezeigt.
3. => Der Modellversuch hat realistische Ergebnisse nachgebildet
4. => Die Schüler diskutieren, was das für die Problemfrage bedeutet

9:25 4 Abstraktion der gewonnenen Erkenntnisse

4a Ikonische Abstraktion

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

1. Ein Schüler zeichnet die Beobachtung in eine vorgefertigte Abbildung mit Rutherford Atomen ein.

9:30 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 Versuch zeigt, dass Atome aus ganz viel Nichts und ein klein wenig Kern bestehen.

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.

Wissenssicherung

5a An­wendungsbeispiele

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

1. Atomenergie

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