1 Unterrichtsvorhaben Kl. 7: „Akustik“in Schülerarbeitsaufträgen mit Individualisierungsangeboten Foto: M. Hettrich, Stuttgart ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
2 Überblick Vorüberlegungen Stundenverteilung StundenabläufeDifferenzierungsangebote Foto: M. Hettrich, Stuttgart ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
3 Vorüberlegungen: Inhalte & MethodenEinsatz von S-Arbeitsaufträgen: Verschriftlichung von Gedankengängen wo sinnvoll: gestufte Hilfen Einsammeln von Teilen der Schüleraufschriebe mit Bewertung Wiederaufgreifen der Fachmethoden: Messung von Periodendauern mit dem „Spaichinger Schallpegelmesser“ Leitperspektive PG: Hörschäden durch dem mp3-Player vermeiden Einführung Modellbildung: Einsatz kleiner Black Boxes Vertiefung der Modellbildung am Beispiel der Schallausbreitung ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
4 Vorüberlegungen: BewertungKommentieren und Bewerten der S-Aufträge Einsammeln von 5 bis 8 Schüleraufschrieben nach jeder Bearbeitungsphase Bewertung z.B. durch nebenstehendes Schema Notendurchschnitt aller Aufträge ergibt Beitrag zur schriftlichen Gesamtnote ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
5 Vorüberlegungen: BildungsplanInhaltsbezogene Kompetenzen (ibK): Die Schülerinnen und Schüler können … 3.2.2 (1) akustische Phänomene beschreiben (Lautstärke, Tonhöhe, Amplitude, Frequenz) 3.2.2 (2) physikalische Aspekte des […] Hörvorgangs beschreiben (Sender, Empfänger) 3.2.2 (3) ihre Hörgewohnheiten in Bezug auf das Risiko möglicher Hörschädigungen bewerten (zum Beispiel Lautstärke von Kopfhörern) Inhaltliche Anknüpfungspunkte im BP 2016/17: Diese Kompetenzen werden in der vorliegenden U-Einheit erarbeitet ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
6 Vorüberlegungen: BildungsplanProzessbezogene Kompetenzen (pbK): 2.1 Erkenntnisgewinnung: 1. Phänomene und Experimente zielgerichtet beobachten und ihre Beobachtungen beschreiben 4. Experimente durchführen und auswerten, dazu gegebenenfalls Messwerte erfassen 5. Messwerte auch digital erfassen und auswerten […]* 9. zwischen realen Erfahrungen und konstruierten, idealisierten Modellvorstellungen unterscheiden (unter anderem Unterschied zwischen Beobachtung und Erklärung) 10. Analogien beschreiben […] 11. mithilfe von Modellen Phänomene erklären […] ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
7 Vorüberlegungen: BildungsplanProzessbezogene Kompetenzen (pbK): 2.2 Kommunikation: 1. zwischen alltagssprachlicher und fachsprachlicher Beschreibung unterscheiden 2. funktionale Zusammenhänge zwischen physikalischen Größen verbal beschreiben (zum Beispiel „je-desto“-Aussagen) und physikalische Formeln erläutern (zum Beispiel Ursache-Wirkungs-Aussagen, unbekannte Formeln) 5. physikalische Experimente, Ergebnisse und Erkenntnisse – auch mithilfe digitaler Medien – dokumentieren (zum Beispiel Skizzen, Beschreibungen, Tabellen, Diagramme und Formeln) 6. Sachinformationen und Messdaten aus einer Darstellungsform entnehmen und in eine andere Darstellungsform überführen (zum Beispiel Tabelle, Diagramm, Text, Formel) 2.3 Bewertung: 2. Ergebnisse von Experimenten bewerten (Messfehler, Genauigkeit, Ausgleichsgerade, mehrfache Messung und Mittelwertbildung) 4. Grenzen physikalischer Modelle an Beispielen erläutern ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
8 Stundenverteilung Schallentstehung [2 Std.]:Einführung Amplitude, Frequenz „je-desto-Sätze“ zu Tonhöhe und Lautstärke Periodendauer und Frequenz [4 Std.]: s-t-Diagramme von Schwingungen / „Schwingungsbilder“ Periodendauer bestimmen mit Diagramm Hörbereich und Hörschädigung [2 Std.]: Hörbereiche bei Mensch und anderen Lebewesen Gefahr durch mp3-Player / ZPG-Material von Markus Ziegler Modellbildung mit der Black Box [2 Std.]: Rollenspiel nach ZPG-Material von Horst Petrich Ein Modell für die Schallausbreitung [2 Std.]: Modelleigenschaften im Experiment herausfinden ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
9 1. Schallentstehung Motivation zu Akustik Schülerarbeitsauftragerkundende Schülerexperimente Ziel 1: Visualisierung von Schwingungen Ziel 2: „je-desto-Sätze“ zu laut –leise und hoch-tief Material: Blattfedern / Lineale Stimmgabeln unterschiedlicher Tonhöhe Gummiringe an Pappschachteln Geige / Gitarre / Monochord etc. Voraussetzungen: Erläuterungen zu gestuften Hilfen Bewertungsaspekte zu Schüleraufschrieben 50-60 Minuten S-Arbeitsphase ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
10 1. Schallentstehung Motivation zu Akustik Schülerarbeitsauftragerkundende Schülerexperimente Ziel 1: Visualisierung von Schwingungen Ziel 2: „je-desto-Sätze“ zu laut –leise und hoch-tief Material: Blattfedern / Lineale Stimmgabeln unterschiedlicher Tonhöhe Gummiringe an Pappschachteln Geige / Gitarre / Monochord etc. Voraussetzungen: Erläuterungen zu gestuften Hilfen Bewertungsaspekte zu Schüleraufschrieben 50-60 Minuten S-Arbeitsphase Kurze Gruppenpräsentationen U-Gespräch: Definition Amplitude und Frequenz (z.B. an Blattfeder) Evtl. Zusammenhang Frequenz und Periodendauer Ergebnisse: Schall entsteht aus Schwingungen laut, leise – Einfluss der Amplitude hoch, tief – Einfluss der „Schwingungsgeschwindigkeit“ bzw. der Frequenz ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
11 2. Periodendauer und FrequenzEinstieg: Check-In (R. Piffer) Motivation: Schreibstimmgabel Einführung s-t-Diagramm eines Schwingung (Lehrkraft): Bezug zu Blattfeder / Stimmgabel Festigung der Begriffe Amplitude und Periodendauer Diagramm: M. Hettrich, Stuttgart In der ersten Doppelstunde werden aus dem Schreibstimmgabelversuch und dem Versuch mit Mikrophon und Oszilloskop wesentliche Merkmale des Schwingungsdiagramms abgeleitet. Die Begriffe Amplitude und Periodendauer werden vertieft (sofern die Periodendauer schon in der Einführungseinheit eingeführt wurde, ansonsten wird der Begriff hier eingeführt), die Frequenz neu eingeführt. Wer möchte, kann den Zusammenhang zwischen Periodendauer und Frequenz herleiten oder begründen und aus Beispielen von Periodendauern die zugehörige Frequenz bestimmen lassen u.u. Fotos: M. Hettrich, Stuttgart ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
12 2. Periodendauer und FrequenzVorarbeiten …: „Wellenberg“ / „Wellental“ klären im Diagramm Umgang mit „Spaichinger Schallpegelmesser“ frontal zeigen, Kurzanleitung (H2a) besprechen Beispielmessung für T durchführen ggf. f exemplarisch berechnen aus T Hinweis: nötige Ruhe! … und dann Schülerarbeitsauftrag: Einsatz „Schallpegelmesser“ Wiederaufgreifen der Fachmethodik aus einführender U-Einheit (Mittelwertbildung, Abweichung, Messgenauigkeit) Vertiefung „laut-leise“ und „hoch-tief“ Für schnelle SchülerInnen: Frequenzanalyse von Klängen Diesen Auftrag nicht in disziplinarisch sehr anspruchsvollen Klassen durchführen, denn die Gruppen können sich bei ihren Messungen leicht gegenseitig stören. Vorbereitend sollte folgendes getan werden: Wer die Smartphone-App des Spaichinger Schallpegelmessers einsetzen will, sollte den SuS das Herunterladen und Installieren vorab als HA aufgeben Mindestens eine Beispielmessung mit dem Spaichinger Schallpegelmesser frontal zeigen, ggf. auch zwei oder drei (Vorbesprechung der Anleitung H2a zum PC-Programm) Den Hinweis auf die Hilfen vorab noch einmal deutlich geben Während der Schülerexperimente kann entweder mit der Smartphone-App gearbeitet werden oder mit dem PC-Programm. Durch den Smartphone-Einsatz kann die Klasse räumlich ggf. besser entzerrt werden, so dass sich die gruppen gegenseitig nicht so sehr stören. Alternative: Nur zwei bis drei S-Gruppen bearbeiten das AB2 zu den Schallbildern in dieser Stunde, die anderen beschäftigen sich bereits mit den Lehrtexten zu Hörbereichen, Hörschwelle und Hörschäden der Folge-Doppelstunde. Nach der Stunde wird dann gewechselt (Lernzirkel). ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
13 3. Hörbereich und HörschädigungHörbereichsvermessung Vergleich Hörbereiche Tiere und Mensch Vermessung der Lautstärke am mp3-Player (s. Material M. Ziegler) Auswertung mit Hilfe von bewerteten Schallpegeln (s. M. Ziegler) Ohrkan-Studie, empfohlenes Hörverhalten Bild: M. Hettrich, Stuttgart ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
14 4. Modellbildung mit der Black BoxIdee: s. ZPG-Material H. Petrich Ziele: Forschung am Modell Black Box kennen lernen Modellbildungszyklus erleben Übertragen auf Modellbildung in der Physik Ergebnisse: Trennung „Welt der Erfahrungen“ und „Modellwelt“ Verhältnis zwischen Empirik und Theorien Überprüfbarkeit von Aussagen Natwiss Arbeitsweise ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
15 4. Modellbildung mit der Black BoxHinweis: Der schriftliche Arbeitsauftrag ist nicht zwingend erforderlich, man kann die Arbeitsanweisung auch mündlich geben. ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
16 5. Ein Modell zur SchallausbreitungS-Arbeitsauftrag: Erkunden der Eigenschaften des Schalls in kleinen Experimenten Übertragen auf die Modellebene Überprüfen vorgegebener Modelle ggf. Entwurf eines eigenen Modells Evtl. Einführung des Teilchenmodells Schallwellen als „Verdichtungen“ und „Verdünnungen“ Alternative: Eiersturz-Projekt ZPG Physik StD'in Monica Hettrich
17 DifferenzierungsangeboteEinsatz „Check-In-Aufgaben“: Wiederholung zentraler Inhalte zu Stundenbeginn Beteiligung aller Schülerinnen und Schüler der Klasse Einsatz gestufter Hilfen: Erkundende Experimente Einsatz „Spaichinger Schallpegelmesser“ Selbstüberprüfung: Evaluationsbogen zur Sicherheit im Umgang mit den neuen Begriffen ZPG Physik StD'in Monica Hettrich