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Einführung in die Didaktik der Technik Vorlesung für

Lehramt HRGe (SI), Grundstudium Lehramt GyGe (SII), Grundstudium

im Fach Technik an allgemein bildenden Schulen WS 2008/2009

Prof. Dr.-Ing. E. Sauer, Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Campus Essen, Abt. Technik (Lehramt), Fach Technologie und Didaktik der Technik (TUD),

V15 S02 C51, Tel.: 0201/183-2642, Fax: 0201/183-2637, E-Mail: erich.sauer@uni-due.de, Homepage: http://www.tud.uni-essen.de/2index.htm

INHALTSVERZEICHNIS Seite 0 Anforderungen an Lehrer, Studieneingangstests .............................................................. 3 0.1 Voraussetzungen für Erfolge im Studium und im Beruf als Lehrer.................................... 3 0.2 Beispiele für derzeitige Situation ....................................................................................... 3 0.3 Beispiele für Tests............................................................................................................. 4 0.3.1 Auswahl von Studienanfängern......................................................................................... 4 0.3.2 Psychologische Eignungsauswahl Ab-Initio-Piloten Training der DLR.............................. 4 0.3.3 VBE Fragebogen Selbsteinschätzung für Lehrerberuf ...................................................... 5 0.3.4 EU-CCT Career Counselling for Teachers zur Selbsterkundung ...................................... 5 1 Einführung......................................................................................................................... 7 1.1 Definitionen ....................................................................................................................... 7 1.2 Modelle und Theorien der Didaktik.................................................................................... 7 1.3 Technikverständnis ........................................................................................................... 8 1.4 Begründungen für Technik an allgemein bildenden Schulen ............................................ 8 1.5 Bildung und Allgemeinbildung ........................................................................................... 9 2 Unterschiedliche Betrachtungsweisen der Technik ......................................................... 12 2.1 Strukturierungsmöglichkeiten der Technik ...................................................................... 12 2.2 Fachdisziplinstruktur........................................................................................................ 12 2.3 Historische Technikentwicklung ...................................................................................... 12 2.4 Erklärungsweisen der Technik ........................................................................................ 13 2.5 Technikentwicklung und Wechselwirkungen ................................................................... 13 2.5.1 Beispiel Uhr..................................................................................................................... 13 2.5.2 Beispiel Dampfmaschine................................................................................................. 15 2.5.3 Beispiel Automobil........................................................................................................... 16 3 Systemmodell der Technik .............................................................................................. 17 3.1 Vielfalt der Technik und Konzeptvorstellungen für Inhalte des Technikunterrichts.......... 17 3.2 Systemmodell der Allgemeinen Techologie (AT) ............................................................ 18 3.3 Strukturgitter der Technik der Allgemeinen Technologie................................................. 18 4 Methoden der Technik- und Naturwissenschaften .......................................................... 20 4.1 Werdegang von technischen Systemen.......................................................................... 20 4.2 Formaler Ablauf eines Technischen Experiments ........................................................... 21 4.3 Klassifizierung technischer Experimente......................................................................... 21 4.4 Bereiche der Allgemeinen Technologie und Methodensystem der Technik .................... 22 4.5 Verbrennung und Luftturbine als Beispiele für technische Experimente ......................... 23 4.6 Unterrichtsverfahren, Arbeitsformen und Medien............................................................ 24 5 Unterrichtsplanung .......................................................................................................... 25 5.1 Modelle der Unterrichtsplanung nach Klafki und Heimann.............................................. 25 5.2 Konzept des Technikunterrichts und Lernkompetenzen.................................................. 28 5.3 Beispiele.......................................................................................................................... 28

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5.3.1 Projektunterricht .............................................................................................................. 28 5.3.2 Unterrichtsstunde zur Werkstoffbearbeitung ................................................................... 28 5.3.3 Unterrichtstunde zur Arbeit mit technischen Baukästen .................................................. 28 6 Naturwissenschaftlicher Erkenntnisprozess .................................................................... 29 6.1 Götterglaube, Astrologie und Astronomie........................................................................ 29 6.2 Die Erde als Scheibe....................................................................................................... 29 6.3 Geozentrisches Weltbild mit Erde als Kugel.................................................................... 31 7 Entwicklung des naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozesses ..................................... 34 7.1 Heliozentrische Vorstellung von Aristarch ....................................................................... 34 7.2 Von Erathostenes bis Ptolemäus (276 v. Chr.-175 n. Chr.)............................................. 34 7.3 Von den Römern zum Mittelalter ..................................................................................... 36 7.4 Neubeginn der Wissenschaften mit der Renaissance..................................................... 36 7.5 Von Kopernikus bis Galilei .............................................................................................. 37 7.6 Von Newton bis Thomson ............................................................................................... 41 7.7 Von Maxwell bis Einstein................................................................................................. 42 8 Literaturverzeichnis ......................................................................................................... 44

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0 ANFORDERUNGEN AN LEHRER, STUDIENEINGANGSTESTS 0.1 Voraussetzungen für Erfolge im Studium und im Beruf als Lehrer → Folie „In der Schule lernt man nichts, aber das für’s ganze Leben“ Damit die Behauptung zur Schule in der vorhergehenden Folie nicht zutrifft, müssen die folgen-den 3 Eigenschaften von Lehramtstudierenden und Lehrern an allgemein bildenden Schulen sichergestellt werden: Studierwilligkeit → Universitätsbesuch keine Verlegenheitswahl (Abitur, Eltern,

Freunde, etc.)! Studierfähigkeit → Studium nach

- Neigung und Können für Fach/Fächer, - Arbeitsort Schule und - Kundinnen/Kunden Schülerinnen/Schüler!

Berufsfähigkeit → Experte auf dem Gebiet des Faches (Akzeptanz der Kunden) und ausgeprägte Persönlichkeitsmerkmale für die besonderen Anforderungen in einem 45 Jahre auszuübenden Lehrerberuf mit Kunden, die nicht freiwillig den künstlichen Lernort Schule besuchen!

→ um als Lehrer Antworten auf die 3 Fragen der Didaktik/Fachdidaktik Technik

1. Wofür (Ziele)? 2. Was (Inhalte)? und 3. Wie (Methoden und Formen)?

geben zu können! 0.2 Beispiele für derzeitige Situation Beispiel Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Campus Essen, Abteilung Technik (Lehramt), Fach Technologie und Didaktik der Technik (TUD): SS 2007 56 Studentinnen/Studenten (100%) im 1. Fachsemester LA Technik WS 2007/2008 32 Studentinnen/Studenten (57 %) im 2. Fachsemester LA Technik → Ergebnis Fachabbruchquote LA Technik in einem Semester = 43 %!!! Studie 2007 Studierverhalten und Karrieren im Lehrberuf, PH Baden-Württemberg /0.1/: Siehe http://www.muk.uni-frankfurt.de/Publikationen/FFFM/2007/Forschung_Frankfurt_2007/3-07/Im_Studium_wenig____12_.pdf (26.05.2008)! Typ1 (riskant) Typ 2 (engagiert) Typ 3 (pragmatisch)

Studium (1999) 27 % 35,4 % 37,6 % Im Beruf (2003) 17,6 % 44,8 % 37,6 %.

→ Folie „Lehrer aus Verlegenheit", WAZ, 25. Januar 2007 → Folie „Jeder Vierte wollte nie Lehrer werden", WAZ 28. Januar 2008

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→ Ergebnisse - Fast 65 % der Lehramtsstudienanfänger halten sich als Lehrer für unge- eignet und sind nicht engagiert!

- Nur 45 % der im Lehrerberuf eingestellten Kandidatinnen und Kandidaten können als engagiert eingestuft werden!

0.3 Beispiele für Tests 0.3.1 Auswahl von Studienanfängern Auswahl von Studienanfängern, Vorschläge für ein zuverlässiges Verfahren /0.2/: Auswahl aussagefähiger Prädikatoren 1 Abiturdurchschnittsnote, 2 Einzelfachnoten, 3 Testleistungen, 4 Leistungen in Aufnahmeprüfungen, 5 Persönlichkeitsmerkmale und allgem. Kompetenzen. Festlegung von Studienerfolgskriterien 1 Studienabschluss, 2 Studienabschluss- u. Zwischenprüfungsnoten, 3 Studiendauer, 4 Studienzufriedenheit, 5 Allgemeine (berufsqualifizierende) Kompeten-

zen, 6 Berufserfolg. 0.3.2 Psychologische Eignungsauswahl Ab-Initio-Piloten Training der DLR Psychologische Eignungsauswahl für das Ab-Initio-Piloten-Training (Nachwuchsflugzeug-führer/innen) Viel-Stufen Auswahlverfahren /0.3/:

→ Folie „Example of a multi-stage selection procedure for ab-initio pilots with ficti-tious pass-rates for the different selection steps, selection methods and psychometric test criteria”, /0.3/, S. 50

→ Grunduntersuchung über grundlegende Leistungs- und Persönlichkeitsmerkmale

mit ca. 60 % Ausscheideraten! Verfahren und Auswahlquoten bei DLH /0.4/: Siehe http://www.mp.haw-hamburg.de/pers/Scholz/dglr/hh/text_2004_01_29_Piloten.pdf (26.05.2008)!

→ Folie „Eignungsauswahl für das Ab-Initio-Piloten-Training der DLH (CLH) 1999/2000”, /0.4/, S. 4

→ Auswahlrate bei Berufsgrunduntersuchung (BU: 2 halbe Tage computergestütztes

Gruppentestverfahren: CAT = computer-assisted testing) ca. 35 %, Firmenqualifi-kationsuntersuchung (FQ: 2 Tage) ca. 10 % und bei anschließendem Pilotentrai-ning über 95 % Erfolgsquote!

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Kosten der Auswahlverfahren und Ausbildungphasen /0.5/:

→ Folie „Airline pilots: cost per pilot applicant (market prices 2000/2001)” /0.5/, S. 205

→ Kosten für Berufsgrunduntersuchung (BU) von ca. 150 € und Firmenqualifikati-

onsuntersuchung (FQ) von ca. 800 € ersparen Zeit und teure Pilotenausbildung von ca. 60.000 € für ungeeignete Bewerber!

→ Ergebnis: Ein Crash beim Lehramtsstudium und in der Schule ist genau so schlimm für

Lehramtstudierende, Lehrer und Schüler wie ein Crash bei der Pilotenausbildung und in der Luft für Flugschüler, Piloten und Passagiere und verursacht hohe ge-sellschaftliche Kosten und persönliche Schäden, die durch preiswerte geignete Vortests vor Studien-/Ausbildungsbeginn vermieden werden können!

0.3.3 VBE Fragebogen Selbsteinschätzung für Lehrerberuf VBE Fragebogen für die Selbsteinschätzung zu Anforderungen im Lehrberuf /0.6/: Siehe http://www.vbe.de/1213.html (27.05.2008) oder http://vbe.de/abc-l/start_fit_einleitung.php (27.05.2008)! Aufbau: 17 wesentliche Anforderungen im Lehrerberuf mit jeweils 3 Fragen, Beurteilung: Stanine-Skala (Standard Nine: neunstufige Skala) mit Mittelwert 5, Bewertung: 1-3 (unterdurchschnittlich) 4-6 (mittlere Werte) 7-9 (überdurchschnittlich), Häufigkeit: 23 % 54 % 23%, Vergleiche: mit Studentennorm und mit Idealnorm.

→ Folie „17 wesentliche Anforderungen an die Person des Lehrers/der Lehrerin, Ideal- und Studentennorm“, /0.6/

→ Selbsteinschätzungsfragebogenergebnis ist unabhängig von der Fächerwahl und

beurteilt 17 allgemeine Persönlichkeitsmerkmale (z. B. Freude am Umgang mit Kindern, Frustrationstoleranz, Durchsetzungsfähigkeit, Stressresistenz, Idealis-mus, etc.) für den Lehrerberuf!

0.3.4 EU-CCT Career Counselling for Teachers zur Selbsterkundung EU-Projekt „CCT Career Counselling for Teachers“ zur Selbsterkundung /0.7/: Siehe http://www.cct-germany.de/ (27.05.2008)!

Informationen, Selbsterkundung, Geführte Touren, Reportagen, Links für: 1. Studieninteressierte, 2. Studierende, 3. Berufseinsteiger/innen, 4. Erfahrene Lehrer/innen.

z. B. 4 Fragebögen für Studieninteressierte:

1. Fragebogen zu pädagogischen Vorerfahrungen, 2. Persönlichkeitsfragebogen – Studieninteressierte, 3. Interessenfragebogen – Studieninteressierte, 4. Fachwahl-Fragebogen.

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+ Fragebogen für Studierende zu: 5. Fragebogen zu Erfolgen und Schwierigkeiten in der Unterrichtsarbeit für Stu-

dent/innen.

→ Folie „Interessenfragebogen - Was Lehrer/innen tun: Ist das für Sie attraktiv? Fragen 1 bis 16“, /0.8/

→ Folie „Interessenfragebogen - Was Lehrer/innen tun: Ist das für Sie attraktiv?

Fragen 17 bis 33“, /0.8/

→ Self-Assessments-Ergebnisse über 33 Tätigkeitsfragen geben Persönlichkeits-merkmale für geeignete Berufe!

Zusammenfassung zu Kapitel 0: Studierwilligkeit, Studier-/Berufsfähigkeit, Studierverhalten Lehramt, Karrieren im Lehrerberuf, Psychologische Eignungsauswahl Ab-Initio-Piloten-Training, VBE Fragebogen Selbsteinschät-zung Lehrberuf, CCT-Interessenfragebogen Lehramt.

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1 EINFÜHRUNG 1.1 Definitionen Was ist Didaktik?

/1.1/ Duden/Das Fremdwörterbuch, 1990: 1. Lehre vom Lehren und Lernen; Unterrichtslehre, -kunde 2. a) Theorie der Bildungsinhalte, Methode des Unterrichtens

b) Abhandlung, Darstellung einer didaktischen Theorie

/1.2/ didaskein (gr.) = lehren, unterweisen, klar auseinandersetzen (passiv = gelehrt wer-den, lernen)

Didaskalia = Belehrung, Unterweisung didaktisch = belehrend, lehrend, unterrichtskundlich Didaktik = Lehrkunst, Unterrichtskunst

"Didaktik ist eine Disziplin, die alle Aspekte und Situationen umfasst, in denen Lernen stattfinden soll! Demnach hat sich Didaktik mit wissenschaftlichen, technischen und ideologischen Problemen des Unterrichts zu befassen."

"Didaktik ist die Wissenschaft von den Zielen (1. Wozu/Wofür), Inhalten (2. Was), Me-thoden und Formen (3. Wie) des Lehrens und des Lernens."

Was ist Methodik?

/1.2/ methodus (gr.) = den Weg zu etwas, Verfahrensart (die Art und Weise, bei einer Sache zu verfahren)

methodisch = ordnungsgemäß, nach einer Verfahrensart vorschriftmäßig vorgehen Methodik = Lehrart, Vortragsweise zur Erreichung eines Lernzieles.

→ Folie „Didaktik als Theorie der Bildungsinhalte und Methode des Unterrichtens"

nach /1.2/, S. 10 u. 11 1.2 Modelle und Theorien der Didaktik Welche Modelle und Theorien der Didaktik gibt es?

→ Folie „Theorien der Didaktik", /1.2/, S. 12

→ Folie „Didaktik und ihr Bedeutungsspektrum", /1.3/, S. 8

→ Folie „Didaktische Modelle und ihre Bedeutung zur Unterrichtsvor- und Nachbe- reitung“, /1.2/, S. 160

Fazit: Didaktik hat ein großes Bedeutungsspektrum und wird in Theorie und Praxis von ver-schiedenen Vertretern mit unterschiedlichen Inhalten versehen /1.4/. Sie hat sich zu orientieren an den Erkenntnissen der Erziehungswissenschaften.

Bildungstheoretischer Ansatz/Klafki und Lern-(Lehr-)theoretischer Ansatz/Schulz siehe Kapitel 4 „Unterrichtsplanung“!

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→ Folie „Dreieck der Didaktik“, /1.5/ Verknüpfungen zwischen Lehrendem, Lernstoff, Lernendem!

⇒ Text an Tafel „Was ist Didaktik? Erläuterungen zu den 3 W’s“

⇒ Text an Tafel „Wie ist das Procedere zur Erstellung von Richlinien/Curriculum?“ 1.3 Technikverständnis Wie ist das Technikverständnis nach RiLi NRW Kultusministerium?

Aspekte zum Technikbegriff für Fach Technik /1.6/, S. 28; /1.7/, S. 5; /1.8/, S. 32, http://www.ritterbach.de/ (02.06.2008)

Gestaltung und Veränderung der Umwelt (Mensch als Mängelwesen/Organmängel /1.9/: Verbesserung der Lebenssituation), Technik und Natur nutzen Energie, Stoff, Information und

wandeln, transportieren und speichern sie, Gegenstände und Verfahren, Technik – Wirtschaft – Gesellschaft (Soziotechnik), Ziele und Mittel für Gesellschaft.

Technik: Finaler Charakter (Zweck-Mittel)! Naturwissenschaft: Kausaler Charakter (Ursache-Wirkung)!

Zwecke (ökonomisch, ökologisch, human, sozial) der Technik widersprechen sich teilweise: Technik = Handeln im Zielkonflikt /1.5/! 1.4 Begründungen für Technik an allgemein bildenden Schulen Warum Technik in der Schule?

Aufgaben: Unterricht und Erziehung Hilfen zur Selbstverwirklichung in sozialer

Verantwortung (Schüler bei der Bewältigung von Lebenssituationen wie Wohnen, Beruf, Freizeit, Nahrung etc. helfen)

- Neigungsdifferenzierung (erkennen, wecken, fördern; Propädeutik: Einführung in

die Vorkenntnisse für Beruf oder Studium) Beruf

- Wechselwirkung mit anderen Lernbereichen Technik-Wirtschaft-Gesellschaft Soziotechnik

- Technische Grundbildung zum Urteilen (Abwägen Vor- und Nachteile) Beurteilungskompetenz - Tägliche Umgang mit Technik (Mindestmaß an technischem Sachverstand in

technikorientierter Welt; Bewältigung von Lebenssituationen) Sachkompetenz, keine Angst vor Technik.

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Auftrag allgemein bildender Schulen in den Bereichen HRGe (SI) und GyGe (SII) /1.7, S. XI/ - Wissenschaftspropädeutische Ausbildung (Grundlagen, Selbständigkeit, Ur-

teilsfähigkeit, grundlegende Einstellungen zu wissenschaftlichem Arbeiten) - Hilfen für persönliche Entfaltung und soziale Verantwortung ⇒ Technik in beiden Aufträgen der Schule nicht wegdenkbar, da sonst ein großer Lebens-

bereich in der Bildung fehlt: Technische Bildung gehört zur Allgemeinbildung!

1.5 Bildung und Allgemeinbildung Was ist Bildung/Allgemeinbildung? 4 Veröffentlichungen:

Klafki, W.: Neue Studien zur Bildungstheorie und Didaktik: zeitgemäße Allgemeinbil- dung und kritisch-konstruktive Didaktik,1985/1996, /1.10/; Schulte, H.; etal: Allgemeine technische Bildung – Technikunterricht, 1991, /1.11/; Schwanitz, D.: BILDUNG – Alles was man wissen muss, 1999, /1.12/; Fischer, E. P.: Die andere Bildung – Alles was man von den Naturwissenschaften wissen sollte, 2001, /1.13/.

Zitat: Schwanitz, S. 482: „So bedauerlich es manchen erscheinen mag: Naturwissenschaftliche

Kenntnisse müssen zwar nicht versteckt werden, aber zur Bildung gehören sie nicht. ....“

(Sabine: Psychologie, ... ,Kunstgeschichte in Hamburg, ..., Florenz; Torsten: Maschinenbau in Aachen) „Als sie sich wiedertreffen, erscheint ihr Torsten wie ein Neandertaler.“ → Folie „Bildungstheorien: Materiale und formale Bildungstheorie“, /1.14/, S. 143

Materiale Bildung: Objektorientiert Formale Bildung: Subjektorientiert

Ergebnisse: - Eindeutige Aussage über Was ist ein gebildeter Mensch? (Zurechtfinden,

Sozialverhalten, Menschenbild) kompliziert! - Frage danach, wer bestimmt, was Bildung ist!

- Kombination/Mischung aus 4 Theorien genügt nicht! Neue Theorie, die 4 Theorien enthält: Kategoriale Bildung (Grundaussagen) nach Klafki!

Kategoriale Bildung zur Selbstbestimmung, Mitbestimmung, Solidarität:

Geschichtlich (Tradition und Gegenwart) vermitteltes Bewusstsein von zentralen Proble-men der Gegenwart und Zukunft mit Epochaltypischen 5/6 Schlüsselproblemen.

→ Folie „Kategoriale Bildung: Allgemeinbildungskonzept zu einem geschichtlich ver

mittelten Bewusstsein für Epochaltypische Schlüsselprobleme (SP) der Ge-genwart und Zukunft“, aus /1.10/, S. 43 - 81

Schlüsselprobleme in vielen Bereichen nur mit Wissenschaften lösbar! → Begründung für Kapitel 3, 5 und 6!

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⇒ Text an Tafel „Was ist Bildung mit den 3 Theorien (material, formal, kategorial)?“ Geschichte zum Bildungsbegriff: (früher: gebildeter Mensch nicht Ziel des Unterrichts) Mittelalter (600 – 1492): Religiös bestimmtes Weltbild (jeder hat festen Platz/Aufgabe im Sys-

tem, Hinarbeiten zum „Leben“ nach dem Tod) Aufklärung: Naturwissenschaftlich geprägtes Weltbild (17. u. 18. Jahrhundert) Befreiung aus selbstverschuldeter Unmündigkeit/Kant (zu wenig

Wissen und Abhängigkeit z. B. von Religion, Situation aus Feudalis-mus König/Adel: nur Adel hatte was zu sagen)

→ Fähigkeiten schulen durch klassische Sprachen, Mathematik,... → in Schulen mussten Lehrer studiert haben → teuer → nur Reiche konnten sich Schulen leisten → Ziel der Aufklärung verfehlt! Industrialisierung: Übergang Handwerk zu Maschinenarbeit (1770 – 1830) Erstellung von vereinheitlichten Leitlinien Neuzeit: Allgemeinbildung mit übergeordneten Lernziele (alte Bildungstheorie

war nicht mehr zeitgemäß) Materiale (Inhalt) mit objektiven Kulturgütern (sittlich, ästhetisch,

wissenschaftlich, musisch) und klassischen Ideen (Mut, Treue, etc.) Bildung; Formale (Subjekt, Schüler) mit funktionaler Betrachtung (Erbanlagen mit Keimen zu Tugenden und angeborenen Kräften entfalten) und methodischen Aspekten (Methoden wie Werkzeuggebrauch, Lesen, Atlas, etc. zur Beherrschung des Lebens lernen) Bildung

Heute: Kategoriale Bildung zur Lösung der epochaltypischen Schlüssel-

probleme.

Kritik: Wer entscheidet über „richtige“ Inhalte und was für Leben des Einzelnen und die Gemeinschaft hilfreich und richtig ist?

Mit welcher Schule, Inhalten, Methoden, etc. erreicht man Bildung zur Lösung der Schlüsselprobleme?

„Feiertagsdidaktik“ geht an Schulwirklichkeit vorbei. 1.6 Fachdidaktik Was ist Didaktik der Technik = Fachdidaktik?

Fachdidaktik, um Technik, deren technische Realisierung und Anwendung und deren Einfluss auf die Gesellschaft und das Individuum und umgekehrt dem Lernenden auf sei-nem jeweiligen Lernniveau zu vermitteln unter Berücksichtigung der Erkenntnisse aus der allgemeinen Didaktik.

→ Folie „Fachdidaktik Technik", Aufbau nach /1.2/, S. 13

Frage: Trennung Fachwissenschaften - Fachdidaktik sinnvoll?

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Aufgabe Fachdidaktik: Vermittlungsinstanz zwischen den - Wissenschaftlichen Disziplinen (Transformation) mit Berücksichti-gung der - Allgemeinen Didaktik und den Anforderungen/Wünschen der - Gesellschaft und den - Unterrichtsfächern für die Schüler/Menschen in der Schule.

⇒ Bild an Tafel „Was ist Fachdidaktik FD Technik, ihre Aufgabe und ihr Zusammen-

hang mit den 4 Bereichen?“ - Fachwissenschaften, - Gesellschaft, - Allgemeine Didaktik, - Schüler/Mensch.

Didaktik der Technik: Beschreibung (Wissenschaft) und Bedeutung (Mensch, Gesellschaft,

Wirtschaft, Umwelt) der Technik. Anmerkung: Wissenschaftsorientierung der Allgemeinbildung führt zur Verwissenschaftlichung

der Didaktik mit der Forderung: Theorien müssen wie in Natur- und Ingenieurwis-senschaften überprüfbar sein!

Zusammenfassung zu Kapitel 1: Didaktik, Methodik, Modelle und Theorien, Technikverständnis/Aspekte zum Technikbegriff, Begründung für Technik, Bildung, Fachdidaktik Technik.

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2 UNTERSCHIEDLICHE BETRACHTUNGSWEISEN DER TECH-NIK 2.1 Strukturierungsmöglichkeiten der Technik Möglichkeiten der Strukturierung und Betrachtungsweisen (Bestimmung Inhalte Technik): 1. Fachlich: Aufteilung in viele Spezialgebiete und Fachdisziplinen 2. Technikentwicklung: als kontinuierlich fortschreitende Werkzeugentwicklung 3. Erklärungsweisen: epochal wechselnd (Magisch, Erfahrung, Wissenschaftlich) 4. Wechselwirkung: Technik ⇔ Gesellschaft (Soziotechnik). 2.2 Fachdisziplinstruktur Zu 1.: Zahlreiche natur- (Mechanik, Optik, ...) und ingenieurwissenschftliche (Verfahrenstech-

nik, Energietechnik, Bautechnik, Elektrotechnik, ...) Spezial- und Fachdisziplinen in Grö-ßenordnung von ca. 200! Zeit in Schule: z. B. 4 Wochenstunden

→ Strukturierung nach Spezialgebieten für Lehrerausbildung unbrauchbar!

2.3 Historische Technikentwicklung Zu 2: Beispiel Hammer: Entwicklung von der Anwendung, Verbesserung und Spezialisie-

rung von Werkzeugen. - Vorstufen der Werkzeugherstellung: Benutzung von Steinen als Hammer (z. B. Vögel,

Primaten), Auswahl von besonders geeigneten Steinen, Deponierung der Steine zur Wiederver-wendung.

- Werkzeugherstellung: Modifizierung der Steine durch Anbringung eines Stiels (Mensch).

- Werkzeugverbesserung und -anpassung: Antrieb des Hammers über Gelenk und Wasserrad.

- Werkzeugoptimierung: Präzisions-Schmiedehammer. → Folie „Werkzeuge der Steinzeit; Präzisions-Schmiedehammer“ aus http://www.walter-hermann.de/vorges/steinz.htm (29.10.2002) aus http://www.schmiede-journal.de/internet/periodica/00000059.pdf, S. 22 (29.10.2002) Zeitraum Steinzeit Altsteinzeit (Paläolithikum) 2,5 Mio. Jahre bis 8.000 v. Chr. Mittelsteinzeit (Mesolithikum) 8.000 bis 5.000 v. Chr. Jungsteinzeit (Neolithikum) 5.500 bis 2.300 v. Chr. Bis heute 2004 n. Chr. → Betrachtungsweise nur exemplarisch für Entwicklungsvorgang bei Technik möglich.

Aber Technikgeschichte diskutiert die Formen und Bedingungen der Veränderbarkeit von Technik und damit von Gesellschaft (Bereich Soziotechnik) /2.1/!

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2.4 Erklärungsweisen der Technik Zu 3: Magisch: Zauberkraft, Geheimkunst, übersinnliche Kräfte (z. B. durch Göttereinfluss), Magie: Idee der Möglichkeit einer „übernatürlichen Technik“ /1.9/.

Beispiele: - Funktionsweise eines Jagdbogens mit Umwandlung der po-tentiellen Energie (gespannte Sehne) in Bewegungsenergie

→ Götter/Geister lenken Pfeil (Beispiel: Ilias/Homer)! - Kupferherstellung im Röst- und Schmelzprozess durch Zu-

führung von Energie und Reaktionspartnern → Geist des Feuers ist in das Erz gefahren! Oder: Dem Gegenstand wird ein eigener Wille unterstellt

(Nachricht läuft über Leitung. Was sagt die Uhr? Der Ball wird müde!)

→ Nicht mehr zeitgemäß und nicht mehr notwendig nach Erkenntnisprozessen und den Ideen der Aufklärung. Aber (/1.9/, S. 154/155): „Diese Faszination (der Technik im Menschen) scheint in der selben Tiefe zu wurzeln wie die Magie, die über Jahrzehntausende eine der >>Mitten<< des menschlichen Verhal-tens war. Wie Maurice Pradines (>>Esprit de la Religion<<, Paris 1941) sagt, war die Magie ein Unternehmen, >>Veränderungen zum Vorteil des Menschen hervorzubringen, indem man die Dinge von ihren eigenen Wegen zu unserem Dienst hin ablenkt<<. Das ist aber eine Definition, die sowohl die Magie als auch die Technik umfasst.“

Erfahrung: Überlieferung und Nachahmung aus der Vergangenheit Beispiele: - Pyramidenbau der Ägypter, - Aquädukte der Römer, - Bau der chinesischen Mauer, - Kultstätten der Maya und Inkas, - Erfahrungen der Dom- und Kathedralenbaumeister.

→ Zu ungenau bei moderner Technik und schlecht lehrbar, da ohne richtige Theorie, a-ber auf Basis von Geometrie: Was gut aussieht, hält auch! (Brückenbau)

Wissenschaftlich: logisch begründ- und überprüfbar, → Hypothese/Vermutung (aus Beobachtung, Überlegung)

→ Experiment (künstlicher Aufbau zur Erzwingung einer Antwort aus Natur oder Technik)

→ Theorie (Synthese aus Hypothese und Experiment).

→ Trend weg von Theorie mit vollständiger Lösung (Weltformel) zu hinreichend wahrer Theorie (z. B. Finite Elemente bei Brückenkonstruktionen) bei einer Wissenschaft in einer dynamischen Welt („Unwissenheitsgebiete“ werden größer!).

2.5 Technikentwicklung und Wechselwirkungen 2.5.1 Beispiel Uhr Zu 4: Beispiel Zeitmesstechnik (als Bedürfnis der Gesellschaft, „Schlüsselmaschine des

Industriezeitalters“ /2.2/, heute: als Mittel zur Regulierung der Arbeitswelt und des öffentlichen Lebens)

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1. Problem Bestimmung der Jahreslänge und der sich regelmäßig wiederholenden Er-eignisse wie Überschwemmungen des Nils oder Jahreszeiten zur Verbes-serung des Lebens (richtige Zeit der Feldbestellung, Jagd, etc.) durch Er-kennen der Gesetzmäßigkeiten der Natur (Voraussage war möglich);

→ Lösung Beobachtung der Sterne (z. B. morgens Richtung Osten, Horizont) und Er-mittlung von Sternbildern (schon 30.000 v. Chr.) in Verbindung mit den Tä-tigkeiten im menschlichen Leben führte zu Sternbildern w. z. B.

Wassermann, Fische: Überschwemmungen (Euphrat und Tigris, Nil) Schütze: Ernte in Scheune eingefahren, jetzt folgt die Zeit zur Jagd Zwillinge: keine Ackertätigkeit, jetzt ist die Zeit zur Brautschau. Fragen: Namen der Sternbilder aus Aussehen?

Stimmen die Sternbilder noch mit Kalender überein (Horos-kop)? http://www.sungaya.de/schwarz/astro/zodiac/zodiac.htm (06.06.2008)

⇒ Zeigen „Karte mit Tierkreiszeichen“

Sternkarten entstanden bei Sumerern (ab 3.500 v. Chr.) (alte Südbabylo-nien, heutige Irak) und Babyloniern (ab 1.900 v. Chr.) durch tägliche Auf-zeichnungen auf z. B. Tontafeln über Tausende von Jahren für astrologi-sche Voraussagen und Nützlichkeit!

Frage: Welche Vorstellungen hatten damals die Menschen von Sonne, den Ster-

nen/Sternbildern?

2. Problem Bestimmung der genauen Tagesstundenunterteilung z. B. für Verabredun-gen, Gebete (Augustinus, 4. Jahrhundert: Zeit = eindimensionales Konti-nuum mit Erschaffung der Welt als Anfang und Jüngster Tag als Ziel/Ende der Welt; Mönche: Kolonialstunden zur Regelung der Zeiten für Chorgebete mit Temporalstunden (Winterstunden kürzer als Sommerstunden)), etc.

→ Lösung Sonnenuhr mit schrägstehendem Zeiger in Richtung auf Nordstern (Polar-stern: steht im Drehpunkt der Erde, geht derzeit nicht auf und unter) und äquidistanten (gleichmäßig) Winkeln für die Uhrzeit mit ca. 10 Minuten Ge-nauigkeit, senkrechtstehender Zeiger: ungleiche Winkeleinteilung.

→ Folie „Beispiel für Sonnenuhr mit nicht-äquidistanten Winkeln“ http://www.horoskopfree.com/misc/sundial/ (11. 11. 2002) Bau einer Sonnenuhr siehe auch: http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph12/umwelt_technik/12sonnenuhr/sonnenuhr.htm (06.06.2008)!

3. Problem Bestimmung der genauen Nachtstundeneinteilung z. B. für Gebete, etc. → Lösung Wasseruhr mit Minutengenauigkeit (Kirchenvater Cassiodor 485 – 580: Er-

findung der Wasseruhr größte Wohltat für den Menschen) ⇒ Zeigen „Behälter mit ausströmendem Wasser“ Frage: Warum strömt Wasser ungleichförmig aus Behälter? → Bild an Tafel „Zylinder- und Kegelbehälter (Äquidistant) als Wasseruhren“

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→ Bild an Tafel „Wasseruhr mit 4 Behältern“ 4. Problem Wasseruhr friert im Winter ein

→ Lösung Kerzenuhren mit Markierungen oder Nägeln (angeblich von König Alfred von England im 9. Jahrhundert für Gebetszwecke: täglich 6 Kerzen mit je 4 h Brenndauer für 8 h öffentliche Pflichten, 8 h Studieren/Essen/Schlafen und 8 h Gebet)

Frage: Welche Religion richtet sich heute noch nach Tag-/Nacht-Zyklus?

→ Bild an Tafel „Kerzenuhr mit Nägeln“ 5. Problem Kerzenuhr brennt ungleichmäßig, erlischt durch Windzug, Brandgefahr

→ Lösung Mechanische Uhren über Räderwerk, Pendel und Gewichte (9. – 14. Jahr-hundert: Gleichnis für bürgerliches Leben und säkulare Gesellschaft)

Räderuhr von Sylvester II (940/950 – 1003, Papst von 999 – 1003) 6. Problem Abmessungen, Genauigkeit (Formel 1), Verfügbarkeit, etc.

→ Lösungen Armbanduhr mit Feder (oder Automatik) und Unruh, Digitaluhren mit Batte- rie, Quarzuhr (Elektronik), Atomuhr (Schwingungen des Cäsiumatoms), Stoppuhr, Funkuhr, etc.

Ergebnis Bedürfnis der Zeitmessung zeigt Beeinflussung der Technik durch Gesell-

schaft und umgekehrt! 2.5.2 Beispiel Dampfmaschine

Beispiel Dampfmaschine 1776 (Thomas Newcomen 1705/1663 - 1729; James Watt 1776/1736 – 1819, England) zur Ablösung der menschlichen, tieri-schen und natürlichen (Wasser- und Windkraft) Antriebshilfen mit ihren Grenzen als zeit- und ortsunabhängige „unbegrenzte“ Energiebereitstellung zur Industriealisierung;

Einsatz: Kohlebergwerk zum Abpumpen des Wassers (Ende 18. Jahrh.), Import indischer Baumwolle, Webmaschinen mit Wasserkraft (ungenügen-

de Leistung) Siehe auch „Die Dampfmaschine“: http://www.gzg.fn.bw.schule.de/schulen/emigrate/dokument/german19/dampf.htm (06.06.2008)!

J. Watt: Verbesserung der Dampfmaschinenversionen durch - Trennung von Dampf- und Arbeitserzeugung, - Ein- und Auslassventile, - Automatische Ventilsteuerung, - Sicherheitsventil, - Drehzahlregelung.

Siehe auch Animation „Kolbendampfmaschine“: http://www.k-wz.de/vmotor/dampfm.html (06.06.2008)! Realisierter Druck bei Dampflokomotive: p ≈ 17 bar!

16

⇒ Zeigen „Modell Dampfmaschine, Wiesco 220 V, 550 W“ Wechselwirkungen: Bau der Dampfmaschine benötigt Stahl

Stahlwerke brauchen Kohle/Koks (1710 Ablösung der Holzkohle durch Kohle/Koks: Ende der Abholzung der Wälder) Zechen brauchen Dampfmaschine Transport der Kohle braucht Eisenbahn, Eisenbahn braucht Stahl, Infrastruktur braucht bessere Brücken etc. Mobilität für Arbeit und Freizeit braucht Autos Autos brauchen Stahl und Kraftstoffe etc.

Ergebnis: Uhr und Industrialisierungsbeispiel zeigt Kombinationsmöglichkeit von

Technik- und Geschichtsunterricht, Soziotechnik, Auswirkungen der Tech-nik auf tägliches Leben und Gesellschaft!

2.5.3 Beispiel Automobil Beispiel: Automobil (1886 erhält C. Benz erstes Patent auf dreirädrigen Kraftwagen mit

Dieselmtor /2.3/). Fahrenlernen von Kraftfahrzeugen zur Beherrschung verschiedener Funktionen: Früher (1900) 4 getrennte Funktionen /2.4/:

- das Bedienen einer Maschine, - das Fahren eines Fahrzeugs, - die Teilnahme am Straßenverkehr, - die Navigation. Heute (2004) 2 Funktionen:

- das Fahren eines Fahrzeugs, - die Teilnahme am Straßenverkehr. Zusammenfassung zu Kapitel 2: Fachliche Betrachtungsweise, Werkzeugentwicklung, Beispiel Hammer, magische Erklärungs-weise, Erfahrung, wissenschaftliche Erklärungsweise, Soziotechnik, Beispiel Zeitmessung, Bei-spiel Dampfmaschine, Beispiel Auto.

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3 SYSTEMMODELL DER TECHNIK 3.1 Vielfalt der Technik und Konzeptvorstellungen für Inhalte des Technikunterrichts Problem: Wie oder nach welchem System/Verfahren/Konzept wählt man aus der großen

Anzahl von technischen Gegenständen, Verfahren, Berufen, Studiengängen was für die Inhalte im Technikunterricht aus?

Würfeln? Losen? Nach Lehrerinteressen? Nach Schülerinteressen? etc.?

→ Folie „Lösungsansätze zu Bestimmung der Inhalte des Technikunterrichts“ /3.1/, S. 9

4 Konzeptvorstellungen: (Vergleich zu Kapitel 2)

- Wissenschaftsgeleitet (Stoff, Energie, Information) (Erklärungsweisen) - Anwendungsorientiert (Arbeitslehre, Produktion) (Fachlich) - Technikhistorisch (Technikgeschichte, Gesellschaft) (Technikentwicklung, Sozi-

ot.)

- Mehrperspektivisch (Wechselwirkungen, Erfah- (4 Hauptperspektiven: Handlung, rungsfelder)

Wissenschaft, Bedeutung/Bewertung, vorberufliche Orientierung;

5/6 Handlungsfelder: Arbeit und Produktion, Bauen und gebaute Umwelt, Versorgung und Entsorgung, Transport und Verkehr, Information und Kommunikation, Haushalt und Freizeit (Unfälle, riesiger Markt));

pädagogisch/didaktische Begründung für Handlungsfelder: Erfahrungsbereich der Schülerinnen/Schüler!

→ Folie „Inhalte technischer Bildung“, /1.5/ http://www.uni-muenster.de/Physik.TD/einfuehrung_didaktik.html (06.06.2008)

Ergebnis: Inhalte werden nicht nur nach einer Konzeptvorstellung bestimmt sondern

je nach Bedarf kommen verschiedene Konzepte überschneidend zur An-wendung mit Einteilungsmöglichkeit/Einordnung in größeren Zusammen-hang in zwei-/dreidimensionaler Matrix!

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3.2 Systemmodell der Allgemeinen Techologie (AT) Beispiel: Wissenschaftsgeleitet Stoff, Energie, Information 1. Schritt: Systemmodell mit Stoff-, Energie- und Informationsumsatz stellt Grundgemein-

samkeiten fest einer „Allgemeinen Technologie“ /3.2/ in allgemein bildenden Schu-len zur Analyse und Synthese von Technik (berufsbildende Schulen: spezielle Technologie).

→ Folie „Systemmodel und Studienschwerpunkte Lehramt Technik“

nach /3.3/, S. 29 5 Säulen des Studiums (Studienschwerpunkte):

1 Stoffumsatz 2 Energieumsatz 3 Informationsumsatz 4 Soziotechnik 5 Didaktik der Technik. Systenmodellaufbau:

Input: S = Stoff, E = Energie, I = Information; Abgrenzung: System zur Umgebung; Relationen: Teilsysteme untereinander; Output: Stoff, Energie, Information.

Anwendungsbeispiel Kühlschrank: S, E, I, Relationen? Gründe für Anwendung des Systemmodells in Technikausbildung/-unterricht:

Allgemeine Techologie/nicht spezielle, Grundgemeinsamkeiten technischer Sys-teme, Analyse unbekannter Techniken, Ordnungsmuster und Kontrolle für alle Be-reiche S,E,I/U,T,S!

3.3 Strukturgitter der Technik der Allgemeinen Technologie 2. Schritt: Einordnung in größeren Zusammenhang/Handlungsfelder als Matrix zur Gliede-

rung des Gegenstandsbereichs der Technik für den Bereich I „Fachliche Inhalte“ der RiLi /1.7/ durch Hauptfunktionen „Erschließen → Nutzen“/Kategorie (Grundaussage, Gruppe) S, E, I oder Funktionen „Wandlung, Transport, Speicherung“/Kategorie S, E, I.

→ Folie „Strukturgitter der Technik mit Beispielen zur Einordnung soziotechnischer

Systeme“, /3.4/, S. 191 Frage: Welche Hauptfunktion fehlt am Anfang und Ende der Kette von der „Wiege bis zur Bah-

re“? → Folie „Beispiel konkreter technische Sachsysteme“, /1.7/, S. 16 3. Schritt: Einzelfelder der Matrix zu größeren Sachzusammenhängen ausweiten für den

Bereich II „Lernen im Kontext“ /1.7/.

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Lernen im Kontext: Aspekte aus anderen Lebens- und Erfahrungsbereichen, die über die Einzelfelder der Matrix (S, E, I/W, T, S) hinausgehen

→ Aufweitung der Einzelmatrixfelder auf größere Bereiche wie - Versorgung und Entsorgung (S + E/W) - Transport und Verkehr (S + E/T + S) - Information und Kommunikation (I/W + T +S) - Automation (S + E + I/W + T +S) ⇒ Bild an Tafel „Lernen im Kontext“ 4. Schritt: Verbindliche Festlegung von Arbeitsformen (z. B. Referat) und Methoden (z. B.

Test) des Technikunterrichts mit den Einzelfeldern und größeren Sachzusammenhängen der Matrix für den Be-reich III „Methoden und Formen selbständigen Arbeitens“ /1.7/

Fazit: Systembetrachtung mit Teilsystemen (jedes System ist Teilsystem eines größeren

Systems) in Verbindung mit Funktionsbereichen und Denk-/Handlungsbereichen mit Einbeziehung der Menschen macht Komplexität unserer technischen Welt - durchschaubarer und leichter einsehbar und unterstreicht die didaktische Rele-vanz, dass - alle Gebiete der Matrix im Technikunterricht abgedeckt werden müssen und so verhindert wird, dass nur singuläre Betrachtungen oder einzelne „Schubladen“ (nach Neigung der Lehrer, der Schüler, etc.) behandelt werden (siehe auch /1.7/ „3.4 Sequenzbildung“, S. 66 - 73) !

Zusammenfassung zu Kapitel 3: Konzeptvorstellungen für Inhalte des Technikunterrichts, Systemmodell mit Gegenstandsberei-chen, Funktionsbereiche der Technik, Lernen im Kontext, Denk- und Handlungsbereiche der Technik.

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4 METHODEN DER TECHNIK- UND NATURWISSENSCHAFTEN Übergeordnete Zielsetzungen des Unterrichts – Technikunterrichts: - Wissenschaftsorientierung, - Kritische Distanz, - Handlungskompetenz. In der wissenschaftlichen Methode (Wie bekommen wir das wohl raus? = verstehen lernen, Er-kennen) liegen Wohlstand und Fortschritt unserer Gesellschaft begründet (V. Ladenthin, /4.1/). 4.1 Werdegang von technischen Systemen Technische Methoden Fragen: Wie stellt sich Technik dar? ⇒ Technische (künstliche) Gegenstände, Verfahren und Systeme! Wie kommt man an technische Gegenstände, Verfahren, Systeme? ⇒ 3 Schritte: Planung, Entwicklung (Konstruktion), Fertigung als Grobstruktur

→ Folie „Grobstruktur des technischen Denkens und Handelns unter besonderer Berücksichtigung des Aspekts der Bewertung“, /4.2/, S. 11

Einbindung des Werdegangs aus der Grobstruktur „Planung → Fertigung“ von technischen Ge-genständen in den finalen Charakter (Zweckbestimmung) zur Befriedigung von individuellen und gesellschaftlichen Bedürfnissen im Lebenszyklus von technischen Gegenständen führt zu der Kette „Wiege → Bahre“:

⇒ Bedürfnis → Technische Handlungen: Konstruieren - Außerbetriebnehmen! → Folie „Technische Handlungen“, /4.3/, S. 34 Zuordnung von Tätigkeiten (z. B. Planen) zu einzelnen Stufen technischer Handlungen (z. B. Konstruieren) ergibt planmäßiges Vorgehen (Methode):

⇒ Algorithmus (sich wiederholendes Schema) „Zielsetzen → Bewerten“ → Folie „Werdegang eines technischen Systems“, nach /1.7/, S. 14 Achtung: Kreislauf des Werdegangs nicht geschlossen, da nach Recyceln die nicht mehr verwendbaren Reststoffe entsorgt werden müssen und dafür Versorgung mit neuen Rohstoffen als Ersatz erfolgen muss.

→ Folie „Produktkreislauf mit Produktentstehungs- und -lebensphasen einschließ-

lich erforderlicher Informationswege nach VDI 2243“, /4.4/, S. 8 3 Möglichkeiten: Lebensphase „Außerbetriebnehmen/Produktwechsel“: - Recycling der wiederverwertbaren Stoffe - Thermische Nutzung der nicht wiederverwertbaren Stoffe

- Deponierung der Reststoffe aus Recycling und thermischer Nutzung.

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Problemlösungsstrategie bei jeder Lebensphase anwendbar (ähnlich wie bei Bild „Werde- gang eines technischen Systems) (Problem → nächste Phase): 1 Problemanalyse → 2 Problemformulierung → 3 Systemsynthese → 4 Systemanalyse → 5 Beurteilung → 6 Entscheidung mit Rückkopplungen zwischen 1, 3, 5 und 6.

Methodischer Durchlauf/Anzahl der Abläufe des Problemlösungsalgorithmus

= f(Einzel-Produkt, Kleinserien-Produkt, Großserien-Produkt).

4.2 Formaler Ablauf eines Technischen Experiments Technische Experimente Teilschritt in den Phasen der Produktentstehung:

Versuch/Experiment: Untersuchung technischer Gegenstände und Verfahren auf be-stimmte Werte, Brauchbarkeit, Eigenschaften, etc.

Formaler Ablauf eines technischen und naturwissenschaftlichen Experiments/Versuchs

mit den Kriterien - künstlicher Aufbau zur Erzwingung einer Aussage der Natur, - nur eine Variable veränderbar (Eindeutigkeit), - reproduzierbar, - Genauigkeit/Fehlergrenzen müssen bekannt sein:

1. Feststellen eines technischen Problems/Phänomens 2. Lösungsvorschläge zum technischen Problem

2.1 Frage(zur Lösung des Problems) 2.2Hypothese 2.3 Theorie mit den Kriterien

- logisch begründbar (Einsichtigkeit), - experimentell überprüfbar, - nicht im Widerspruch zu bekannten Sachverhalten, - nicht nur ein Fall erklärbar (Fruchtbarkeit); 3. Planung einer Versuchsanordnung 4. Bau des Versuchsaufbaus 5. Durchführung des Experiments (Beobachten, Messen, Protokollieren, Auswerten) 6. Formulieren einer Aussage 7. Einordnung der Aussage in Theorie 8. Reflexion. Beispiel aus dem Bereich Stoffumsatz: Bestimmung des Haftreibungskoeffizienten µmax an der Seilscheibe: Siehe Hauptstudiumsver-anstaltung „Didaktik II: Fachdidaktisches Seminar! 4.3 Klassifizierung technischer Experimente Frage: Wo überall findet das technische Experiment (Versuch) (Teilschritt im methodi-

schen Vorgehen) im Werdegang des technischen Systems Platz? Definition technisches Experiment (Arten):

→ Folie „Klassifizierung technischer Experimente“ Teilziele technisches Experiment: Realität: Erkenntnissgewinnung und Prognose!

Schule: Kombination sinnvoll rezeptives Lernen mit entdeckendem Lernen Unterricht!

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Aufgaben technisches Experiment in Schule: Verstehen des Sachverhalts und Kennenlernen

der technischen Methode „Experiment“! 4.4 Bereiche der Allgemeinen Technologie und Methodensystem der Technik Übertragung der technischen Wirklichkeit auf den „künstlichen“ Lernort allgemein bildender Schulen:

Allgemeine Technologie (nicht spezielle wie in berufsbildenden Schulen) mit den Gegenstandsbereichen Stoffumsatz, Energieumsatz, Informationsumsatz, Funktionsbereichen Wandlung, Transport, Speicherung, etc. Handlungsbereichen Planung, Entwicklung, Fertigung, Distribution, Betrieb, Beseiti-gung.

→ Folie „Bereiche der Allgemeinen Technologie“, /1.8/, S. 36

Didaktische Transformation: Komplexe reale Technik und ihre Methoden → Technikunterricht

→ Auswahl von Unterrichtsverfahren/-methoden → Folie „Methodensystem der Technik“, /1.7/, S. 47 Achtung: Dieses Methodensystem ist nur in Teilbereichen beschränkt auf Technik!

Theoriebildung ist Grundlage aller Wissenschaften. Bestätigung oder Falsifizierung kann durch Experiment erfolgen. Verflechtung Experiment – Mathematik! Modellbildung (materielle/ideelle) kommt ursprünglich aus den naturwissenschaft-lichen Bereichen (z. B. Atommodell, chemische Bindung, Licht). In Modellen er-folgt die Verkürzung der Wirklichkeit (z. B. Globus, Ersatzschaltbild)!

Unterrichtsmethoden Definition Methode (/4.5/, S. 145):

- Zielgerichtet, systematisch, und planmäßig nach Schwierigkeitsgraden gestuft vorgehen; - Den angemessenen Weg wählen, um Schülern notwendige Kenntnisse, Fertig-keiten und Fähigkeiten, Einsichten und Verhaltensweisen zu vermitteln, damit sie heutige und zukünftige Lebenssituationen bewältigen können.

Definition Unterrichtsmethoden:

- Unterrichtsmethoden sind Formen und Verfahren, in und mit denen sich Leh-rer und Schüler die sie umgebende natürliche und gesellschaftliche Wirklichkeit unter institutionellen Bedingungen aneignen (/4.6/, S. 45);

- Unterrichtsmethoden sind also Strategien zur Steuerung und Anregung von Lernprozessen im Unterricht (/4.5/, S. 145).

→ Folie „Zusammenhang zwischen Unterrichtsverfahren und technischen

Handlungen“, /4.3/, S. 56 Achtung: Unterrichtsverfahren = Unterrichtsmethoden!

Unterrichtsverfahren können - technikspezifisch: nur im Fach Technik (z. B. Konstruktion), - fachspezifisch: in mehreren Fächern (z. B. Lehrgang) und - fachübergreifend/fächerverbindend: keine Fachbindung (z. B. Projekt) sein!

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→ Folie „Methodensystem des Technikunterrichts“, /4.5/, S. 166 Achtung: Die Methoden „4. Lehrgang, 5. Produktanalyse“ im dominant fachspezifischen Be-

reich gehören auch außerhalb der Technik zum Methodensystem anderer Fächer! Die Unterrichtsmethoden der linken Spalte (sachbezogen) können mit den Metho-

den der rechten Spalte (situationsbezogen) verschachtelt sein! 4.5 Verbrennung und Luftturbine als Beispiele für technische Experimente Antwort zur Frage, wo überall das technische Experiment seinen Platz findet:

Technisches Experiment/Versuch kann im ganzen Bereich „Dominant fachspezi- fisch“ zur Anwendung kommen!

Beispiel: Verbrennung von Paraffin CxHy bei einer Kerze mit Variation der Variablen

Luftvolumen mit der Frage: Wie lange dauert es, bis die Flamme erlischt?!

⇒ Versuch „Brenndauer einer Kerze bei verschiedenen Luftvolumen mit 3 Glasbehäl-tern (100 ml, 250 ml, 600 ml) mit Wertetabelle Brenndauer = f(Behältergröße) mit 1. Kerze (Teelicht) auf Tisch und 2. Kerze im Wasser“

Weitere Fragestellungen: Warum und was brennt bei Kerze?

Warum bildet sich Ruß? etc. Siehe auch: - Michael Faraday (England, 1791 – 1867, 1860 London: Lectures on the

Chemical History of a Candle als Vorträge in den Weihnachtsferien vor ei-ner aus Knaben und Mädchen bestehenden Zuhörerschaft): Naturgeschich-te einer Kerze, Reclam 1929, /4.7/; - Wagenschein, M.: Naturphänomene sehen und verstehen, 1995, S. 115-119, /4.8/.

Beispiel: Optimierung einer Turbine bezüglich ihrer Leistung P mit verschiedenen

Schaufel- β und Düsenwinkeln α mit der Frage: Wie effektiv wird die Energie des Dampfes auf die Turbine übertragen?!

⇒ Zeigen „Luftturbinenmodell mit Luftdüse“ → Folie „Versuchsanordnung und Anordnung von Schaufel und Düse“, /4.9/, S. 25 Mögliche Parameter (Veränderliche): Luftmassenstrom Lm& , Schaufelwinkel β, Düsenwinkel α Versuchsdurchführung: 2 Parameter fest, 1 Parameter wird verändert z. B. Düsenwinkel

⇒ Versuch „Leerlaufdrehzahl bei festem Schaufelwinkel β und Veränderung des Dü-senwinkels α“

Fragen: Bei welchen Werten von α und β hat die Turbine das höchste Drehmo-

ment? Wie groß ist dann Lm& in Richtung der Welle des Laufrades?

Bei welchem Düsenwinkel α ist der Massenstrom der Luft in Wellenrichtung am größten?

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Wie groß ist dann das Drehmonent in Drehrichtung bei β = 0? Kompromiss?.

→ Folie „Turbinenleistung in Abhängigkeit vom Schaufelwinkel bei verschiedenen Düseneinstellungen“, /4.9/, S. 26

4.6 Unterrichtsverfahren, Arbeitsformen und Medien Unterrichtsverfahren im Technikunterricht /4.5/, /1.7/ Technischspezifisch (wie in realer Technik)

- Konstruktionsaufgabe - Herstellungsaufgabe - Konstruktions- und Herstellungsaufgabe - Technische Analyse (System, Produkt) auch! - Technisches Experiment in! - Technische Erkundung anderen! - Technische Bewertung Fächern!

Nicht technikspezifisch - Lehrgang - Projekt (vorweisbares Ergebnis: theore-

tisch/praktisch, Beispiel Gerätehaus)) - Fallstudie (analytisch, Einsicht in Entscheidungspro-

zesse bei technisch-wirtschaftlich-gesellschaftlichen Wechselwirkungen, Beispiel Genehmigung Kraftwerk, Beispiel Tschernobyl: Wie konnte es dazu kommen?)

- Expertenbefragung - Exkursion - Planspiel (Simulation gesellschaftlicher Konfliktsitua-

tionen, z. B. Planung Flughafenerweiterung).

Projekt → Planspiel: Handlungsorientiert! Arbeitsformen und Medien Arbeitsformen im Technikunterricht (/1.7/, S. 57-59):

- Referat, - Protokoll, - Facharbeit. Medien im Technikunterricht (/1.7/, S. 59-60): - Originale, - Modelle und Experimentiersysteme, - visuelle und auditive Medien, - Werkstoffe. Zusammenfassung zu Kapitel 4: 3 Zielsetzungen Unterricht, Technische Methoden, Werdegang technisches System, Produkt-kreislauf, Problemlösungsstrategie, Technisches Experiment, Klassifizierung technisches Expe-riment, Methodensystem der Technik, Unterrichtsmethoden, Experiment Verbrennung, Experi-ment Turbine, Unterrichtsverfahren Technik, Arbeitsformen Technik, Medien.

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5 UNTERRICHTSPLANUNG 5.1 Modelle der Unterrichtsplanung nach Klafki und Heimann Einordnung der Unterrichtsplanung im Algorithmus/Kreislauf des Unterrichts /5.1/:

→ Unterrichtsvorbereitung → Unterrichtsverlauf → ↑ ← Unterrichtskontrolle ← ←↓ mit den 5 Prinzipien 1. Kontinuität (z. B. Lehrplan) 2. Reversibilität (z. B. Revision) 3. Eindeutigkeit (z. B. Überprüfbarkeit) 4. Widerspruchsfreiheit (z. B. Stimmigkeit) 5. Angemessenheit (z. B. Unterrichtspraxis). Beispiele für 2 Modelle der Unterrichtsplanung nach Klafki /5.2/, Heimann, Otto, Schulz /5.3/. Klafki: Bildungstheoretische Didaktik mit der Forderung: Planung des Unterrichts hat sich an

den Lerninhalten (Was ist Bildung?) zu orientieren und erfordert zu jedem Unterricht die Didaktische Analyse mit den 5 Grundfragen

1. Exemplarität 2. Gegenwartsbedeutung 3. Zukunftsbedeutung 4. Struktur/größerer Zusammenhang 5. Anschaulichkeit/Motivation!

→ Folie „Die didaktische Analyse“, /5.2/, S. 15 - 22 Didaktische Analyse nach Klafki: I. Größerer Sinn- und Sachzusammenhang, Exemplarität, II. Gegenwärtige Bedeutung des Themas für Kinder, III. Bedeutung des Themas für Zukunft der Kinder, IV. Struktur des Inhalts, V. Anschaulichkeit. Die bildungstheoretische Didaktik im Rahmen kritisch-konstruktiver Erziehungswissenschaft als Neufassung der Didaktischen Analyse (/1.4/, S. 13 – 34) mit 7 Problemfeldern in einem Un-terrichtsplanungskonzept unter Berücksichtigung von - Bedingungsanalyse (lern- bzw. lehrtheoretische Didaktik), - Begründungszusammenhang, - Thematische Strukturierung, - Zugangs- und Darstellungsmöglichkeiten, - Methodische Strukturierung (Lehr-Lern-Prozess).

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→ Folie „Perspektivenschema der Unterrichtsplanung“, /5.1/, S. 63 Perspektivenschema der Unterrichtsplanung (Planungsmodell) weist in seiner Struktur 3 ver-schiedene Ebenen auf:

1 Didaktische Felder (5: Bedingungen, Begründung, Thematik, Zu-gang/Darstellung, Methode)

2 Didaktische Aufgaben (7: Gegenwart, Zukunft, Exemplarität, Thema, Überprüfbarkeit, Zugang, Methode)

3 Didaktische Hilfen (Lernzielebenen, Teilfragen). Heimann, Otto, Schulz: Lehrtheoretische (lerntheoretische) Didaktik, bei der ein einfa-

ches Raster zur Beobachtung und zur Planung von Unterricht im Mit-telpunkt steht /1.14/.

Unterrichtsanalyse /5.3/ mit 1. Strukturanalyse (gedankliche Ordnung) des Unterrichts mit 6 Elementen (1. – 4.: Entschei-dungsfelder; 5. – 6.: Bedingungsfelder): 1.Intenionalität (Absichten) - kognitiv (Kopf) - emotional (Herz) - pragmatisch (Hand) mit den Qualitätsstufen - Anbahnung - Entfaltung - Gestaltung, 2. Thematik (exemplarisches Lehren), 3. Methodik - Konzeptionen (ganzheitlich – analytisch, elementarhaft – syn-

thetisch, Projekt, fachgruppenspezifisch) - Artikulationschemata - Sozialformen - Aktionsformen - Urteilsformen, 4. Medienwahl, 5. Anthropogene Vorraussetzungen (Mensch), 6. Sozial-kulturelle Vorraussetzungen (Gesellschaft). 2. Bedingungsprüfung (Faktorenanalyse) 1. Normenkritik, 2. Faktenbeurteilung, 3. Formenanalyse. Unterrichtsplanung /5.3/ mit 1. Drei Prinzipien der Planung 1. Interdependenz (Wechselwirkung) 2. Variabilität (Alternativen) 3. Kontrollierbarkeit (Ergebnisse), 2. Strukturplanung des Unterrichts, 3. Verlaufsplanung.

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Zur Intentionalität: → Folie „Raster der Intentionen“, /5.3/, S. 84 → Folie „Stufen (6) der Lernziel-Taxonomie nach Bloom mit Unterstufen“

/5.4/, S. 307 6 Stufen nach Bloom zu den Intentionen des Unterrichts: 1. Kenntnisse, 2. Verständnis, 3. Anwendung,

4. Analyse, 5. Synthese, 6. Beurteilung. Zu Bedingungs- und Entscheidungsfelder: → Folie „Strukturgefüge des Unterrichts nach Heimann“, /5.3/, S. 84 ⇒ Bild an Tafel „Überblick über den Gesamtzusammenhang der fachdidaktisch relevanten

Faktoren der Unterrichtsplanung für den Technikunterricht mit den 3 Ebe-nen: 1. Klärungen im Bereich der Bedingungsfelder (3: anthropologisch, so-zial-kulturell, institutionell), 2. Erwägungen im Bereich der Entscheidungs-felder (5: Intentionen, Inhalte, Methoden, Medien, Interaktionsformen), 3. Aktivitäten im Bereich des Informierens und Planens (3: Planung U-Verlauf, Lernergebnisse, Lernerfolgskontrolle)“

Frage: Warum kann auf Grund welcher fachdidaktischer Faktoren ein Universitätsdozent

keine Unterrichtsplanung für die Schule durchführen? Beispiel: Leitfaden für die Abfassung eines schriftlichen Unterrichtsentwurfs

→ Folie „Leitfaden für die Abfassung des schriftlichen Unterrichtsentwurfs“, /nach Möllers, Studienseminar Oberhausen/

→ Aufbau: 7 Kapitel 1. Deckblatt (Allgemeine Angaben wie Überschrift, Name, Schule, etc.), 2. Einordnung in die Reihe bzw. das Unterrichtsvorhaben, 3. Begründung der didaktisch-methodischen Entscheidungen (Didakt. Analyse,

Didakt. Reduktion, Schwierigkeitsanalyse, Schülerorientierung, Methodenaus-wahl),

4. Ziele des Unterrichts, 5. Verlaufsplan (Phase, Inhalt, Sozial-/Aktionsform, Medien/Material, Hausauf-

gabe), 6. Quellenangaben, 7. Anhang (Tafelbild, OHP-Folien, Arbeitsblätter mit Quellenangaben).

Zu 3., Didaktische Reduktion

horizontal: Einschränkung ähnlicher Beispiele; vertikal: Reduzierung Tiefe der theoretischen Durchdringung.

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5.2 Konzept des Technikunterrichts und Lernkompetenzen Zur Erreichung der im Curriculum vorgegebenen Richtziele und Lernkompetenzen der techni-schen Bildung sind Pläne für Aufbau und Ablauf von Unterrichtseinheiten notwendig. → Folie „Methodisches Konzept des Technikunterrichts“, /1.5/ Hinweis: Technik beginnt im Kopf und wird am Schreibtisch mit Berechnungen und Zeich-

nungen lange vorbereitet bevor die Realisierung und Nutzung erfolgt; Technik er-schöpft sich also nicht im Basteln oder der Baumarkttechnik!

→ Folie „Lernkompetenz und ihre Merkmale“, /1.5/ Hinweis: Einordnung der Kompetenzen auf fachspezifisch und fachunspezifisch!? 5.3 Beispiele 5.3.1 Projektunterricht → Folie „Inhaltliche Linie des Projektunterrichts“, /1.5/ Zu Methoden für das technische Problemerkennen und -lösen im handlungs- und problemorien-tierten Technikunterricht siehe Hill, B. /5.5/! 5.3.2 Unterrichtsstunde zur Werkstoffbearbeitung → Folie „Grundstruktur der Unterrichtsstunden zur Werkstoffbearbeitung“, /1.5/ → Folie „Arbeitsfolge für die Herstellung eines Schuhanziehers“, /1.5/ 5.3.3 Unterrichtstunde zur Arbeit mit technischen Baukästen

→ Folie „Grundstruktur der Unterrichtsstunden zur Arbeit mit technischen Baukäs-ten“, /1.5/

Zusammenfassung zu Kapitel 5: Prinzipien Unterrichtsplanung, Didaktische Analyse, Prinzipienschema der Unterrichtsplanung, Entscheidungsfelder, Bedingungsfelder, Raster Intentionen, Strukturgefüge des Unterrichts, Konzept Technikunterricht, Lernkompetenzen, Beispiele Unterrichtsstunden.

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6 NATURWISSENSCHAFTLICHER ERKENNTNISPROZESS 6.1 Götterglaube, Astrologie und Astronomie Wie sind Wissenschaften/Natur-/Technikwissenschaften entstanden?

Im Laufe von Jahrtausenden, Astronomie (Stern-/Himmelskunde) eine der ältesten Wis-senschaften mit Verflechtung zu zahlreichen Nachbarwissenschaften wie Physik, Meteo-rologie, Geowissenschaften, Technik, usw. /6.1/!

→ Folie „Gliederung der Astronomie und ihrer Nachbargebiete“, /6.1/, S. 18 Nutzanwendungen der Astronomie seit frühesten Zeiten: - Kalender, Zeitrechnung, Orientierung im Gelände und bei Seefahrt;

- Sternglaube/Astrologie als Deutung der belebten Natur durch Götter, Geis-ter und Dämonen, die (Sonne, Mond, Planeten) direkt auf das Geschehen auf der Erde (Dürre, Überschwemmungen, Seuchen, Krieg, Regierungs-wechsel, usw.) eingreifen (Verknüpfung von Astronomie, Astrologie und Re-ligion); z. B. Gute Götter: Fixsterne; Schlechte Götter: Planeten (weil sie wandeln und die Regelmäßigkeiten der Kreisbahnen durch Schleifenbildung durchkreuzen)

Frühe Weltvorstellung: Alles wird durch Götterwille (Magie als Vorgängerin der Wissen-

schaft; Beeinflussung der Götter durch Opfer) bestimmt! Astronomische Beobachtungen und Astrologie ließen Voraussagen zu, es wurde aber nicht die Frage nach der Erklärung gestellt. Damalige Kulturen (Chaldäa/Babylonien/Sumerer, Ägypten) waren sehr erfolgreich und beständig, so dass kein Anlass zu Fragen be-stand.

6.2 Die Erde als Scheibe → Folie „Chaldäische Vorstellung von der Welt“, /6.2/, S. 17

→ Folie „Weltvorstellung der Sumerer“ http://www.rafa.at/581mo1b.htm (03.12.2002)

→ Folie „Ägyptische Darstellung des Himmelgewölbes“, /6.3/, S. 25 Griechen: Händler und Seefahrer, Sklavengesellschaft: Zeit und Mittel, sich mit Weltbild und

Erklärung der Dinge zu beschäftigen, lernten verschiedene Götter kennen, teilwei-se Ähnlichkeiten der Götter mit den Menschen, die dort wohnten ⇒ Erklärung der Dinge nicht allein durch Götter und stellten Götterwillen in Frage!

Bilderzeitreise von Homer bis Aristoteles: → Folie „Von Homer bis Aristoteles“

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Beispiel: Homer

(Quelle: http://gutenberg.spiegel.de/autoren/homer.htm (09.12.2002)) (9. oder 8. Jahrhundert v. Chr., ionisches Kleinasien) mit den beiden Epen Ilias (Ilion = Troja): Trojanischer Krieg: ~ 1200 Jahrhundert v. Chr., Anlass golde-

ner Apfel von Paris an Göttin Aphrodite (Für die Schönste) mit Entführung von Helena (Frau des Menelaos, frühere Freier legten Schwur zur Anerkennung der Heirat ab) aus Sparta nach Troja, Dauer 10 Jahre,

→ Menschen Marionetten der Götter! Odyssee: Irrfahrten und Heimkehr des Odysseus von Troja nach Ithaka,

Dauer 10 Jahre, → Widersetzt sich Götterwillen durch Selbstbestimmung

für Heimkehr! 800 – 600 v. Chr.: Beginn der Wissenschaft und neues Zeitalter mit 3 Postulaten

1. Objektivierungspostulat (Es gibt eine Welt, die nicht vom Götterwillen abhängt! Wirklichkeit ist unabhängig vom Götterwillen!),

2. Verstehbarkeitspostulat (Die objektiv existierende Welt kann von den Menschen verstanden werden!),

3. Reduktionspostulat (Grundprinzipien sollen die objektiv existierende Welt erklären, w. z. B. Wasser/Flüsse fließen nach unten, Gleichgewicht am Hebel, et.!).

Zu 1. Objektivierungspostulat

Urstoffprinzip: Alles besteht aus einem Urstoff so ähnlich wie Wasser mit den 3 Ag-gregatzuständen fest, flüssig und gasförmig.

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Weltbild von Thales von Milet: Griechischer Philosoph; *Milet, um 624 v. Chr.; †Milet, um 546 v. Chr.; Begründer griechischer Wissenschaft, Mathematik und Philosophie /6.4/:

(Quelle: http://www.heise.de/tp/deutsch/special/glob/2434/1.html, 9. 12. 2002)

und Anaximander: Griechischer Philosoph; *Milet, 610 v. Chr.; †Milet, um 542 v. Chr.:

Anaximander erfindet die Sonnenuhr (Quelle: http://www-user.uni-bremen.de/~steimer/gedruckt/jamben/Anaximander%20erfindet%20die%20Sonnenuhr.html, 9. 12. 2002)

Welt als flache kreisrunde Scheibe schwimmend auf einem unendlich großen Ozean, Sterne bewegen sich um Welt, ganz außen befindet sich Feuer; Anaximander: Zylinder mit Nord-Süd-Krümmung zur Erklärung der Änderung der Postion der Sterne bei Reisen!

⇒ Bild an Tafel „Weltbild von Thales/Anaximander“ Grundkritik: Prinzip zu allgemein! 6.3 Geozentrisches Weltbild mit Erde als Kugel Neues Prinzip: Zahlenprinzip nach Pythagoras von Samos: Ionischer Philosoph; *Samos (eine ägäische In-

sel), um 580 v. Chr.; †Metapontum (Süditalien), um 500 v. Chr.: Mathematiker, Astronom, Philosoph): Die Welt und deren Aufbau ist durch rationale Zahlen erklärbar. 1 + 1 = 2 unabhängig vom Willen der Götter!

Welt (Erde) als Kugel angenommen (Schiffe verschwinden am Horizont) mit verschiedenen Kugeln (Sphären), auf denen sich die Sterne/Planeten be-wegen. Fixsterne ganz außen.

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Pythagoras von Samos (Quelle: http://www.info-antike.de/put_ref.htm (09.12.2002)) ⇒ Bild an Tafel „Weltmodell des Pythagoras“ Zu 2. Verstehbarkeitspostulat Erkenntnistheorie (Platonismus) durch Platon: Griechischer Philosoph; *Athen, um 427 v. Chr.; †Athen, um 347 v. Chr.:

(Quelle: http://gutenberg.spiegel.de/?id=19&autor=Platon,%20&autor_vorname=&autor_nachname=Platon (13.06.2008)) und Aristoteles: Griechischer Philosoph; *Stagira (Nordgriechenland), 384 v. Chr.; †Chalkis

(auf der ägäischen Insel Euböa), 322 v. Chr.:

(Quelle: http://home.datacomm.ch/biografien/biografien/aristoteles.htm (13.06.2008))

33

Geometrisches Prinzip/Vollkommene Körper (Kugel, Kreis, Würfel,Tetraeder), Geozentrisches Weltbild mit 54 Kugeln, Physik der Bewegung mit Krafteinwirkung.

Aber: Geozentrisches Weltmodell mit gedachten Kugelschalen (Sphären), auf denen sich die

Planeten und Sonne bewegen, konnte nicht die Schleifenbildung (Epizykel) der Planeten erklären (Aufgabe von Platon an seine Schüler, nach Lösungen zu suchen).

→ Folie „Schon in der Antike - Schleifenbahnen“, /6.3/, S. 30

Schleifenbahnen: durch Projektion eines Lichtstrahls von der Erde über den Mars auf die gedachte Kugelschale des Himmels mit den Fixsternen.

→ Folie „Geographische Lage der Kulturzentren - Griechische Philosophie und Na-

turwissenschaften“, /6.5/, S. 59

Kulturzentren der Griechen verteilten sich auf gesamten Mittelmeerraum (Kleinasien, Ä-gypten und italienische Kolonien).

Grundlagen der Wissenschaften: Modellbildung und Abstraktion!

Zusammenfassung zu Kapitel 6: Weltvorstellungen, 3 Postulate, von Thales bis Aristoteles, Schleifenbahnen, Kulturzentren

34

7 ENTWICKLUNG DES NATURWISSENSCHAFTLICHEN ER-KENNTNISPROZESSES 7.1 Heliozentrische Vorstellung von Aristarch Aristarch : Griechischer Astronom; *Samos, um 320 v. Chr.; †Alexandria, um 250 v. Chr.

Heliozentrische System (bisher geozentrisch): Kombination Ansicht Pythagoras (Erde bewegt sich) mit Herakleides (Rotation Planeten um Sonne) /6.4/:

- Erde läuft in einem Jahr um die Sonne - Dreht sich einmal am Tag um sich selbst

Widerspruch zu Aristoteles: Schwerste ist immer im Mittelpunkt, Sonne besteht aus Feuer

(leicht), deshalb kann diese nicht im Mittelpunkt stehen.

⇒ Ablehnung des Aristarchschen Prinzip durch die Aristotelesche Physik.

Aristarch bestimmte den Abstand von der Erde zum Mond: S = r ⋅ ϕ (S:Kreisbogen; r:Radius; ϕ:Bogenmaß)

[Hinweis: Zeichnungen im Text Studentenmitschrift aus Vorlesung Haupt!] Mond Erde Schatten

Berechnung des Durchmessers des Mondes: dErde-Mond = 1 DMond DErde αM DErde → Mond ist 10 Erddurchmesser von der Erde entfernt.

(richtiger Wert 33 x Erddurchmesser), wobei damals der Erddurchmesser nicht bekannt war.

7.2 Von Erathostenes bis Ptolemäus (276 v. Chr.-175 n. Chr.) Erathostenes : Griechischer Astronom; *Kyrene, um 276 v. Chr.; †Alexandria, um 196 v. Chr.

(Direktor der alexandrinischen Bibliothek); Idee, wie man den Erddurchmesser bestimmt. Südl. Ägypten, Syene (Assuan): Tiefer Brunnen, einmal im Jahr (Sommersonnenwende) scheint die Sonne bis auf den Grund des Bodens (also steht die Sonne senkrecht). N Stab wirft zu Sommersonnenwende Schatten in Alexandria α α Brunnen Abstand gemessen S

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Erdumfang somit bekannt ⇒ Beispiel für typisches Vorgehen in Ingenieur- und Naturwissenschaften: Erst überle-gen und Lösungen durch geeignete Theorie finden! Modell des Kosmos nun quantitativ (Beruht alles auf Prinzip der vollkommenen Form)

Verfahren zur Bestimmung von Primzahlen; Vorschlag zur Einführung eines zusätzlichen Tages alle vier Jahre; Koordinatennetz für den Entwurf einer Weltkarte; Himmelskarte mit 675 Sternen /6.4/.

Appolonius : Griechischer Mathematiker; *Perge (Türkei), um 261 v. Chr.; †Pergamon?,

um 190 v. Chr. Idee: Planetenschleifen

Epizyklen Gleichförmige Geschwindigkeit Achtbändiges Werk über Kegelschnitte /6.4/. Hipparch : Griechischer Astronom; *Nizäa (Türkei), 190 v. Chr.; † um 125 v. Chr.

(guter Beobachter) - Idee: man braucht neue Beobachtungen - Entdeckte Stern, der verschwand. (bisheriger Glaube: Fixsterne sind so nah an den Göttern, daß dort kein Vergehen herrschen kann!) - Sein Ziel: Durch Beobachten eine Sternenkarte erstellen - Hat dadurch Tabu gebrochen: Das Göttliche beobachtet man nicht! - Sein Sternenkatalog wurde sogar von Kopernikus benutzt.

Instrumente für Astronomie; Begründer der Trigonometrie; Sternkatalog /6.4/. Ptolemäus : Griechischer Astronom, Mathematiker und Geograph; *Ptolemais Hermi?, um *100

n. Chr.; †um 175 (genaues Datum unbekannt). (Direktor der alexandrinischen Bibliothek) neue Idee / neue Theorie: Alt: Geozentrische System

Epizyklische Theorie Sein Einfluss auf die Astronomie war für die nächsten 13 Jahrhunderte nachhaltig zu spüren und hörte erst auf, als die Beobachtungen immer genauer wurden und somit seine Ideen widerlegten.

Ptolemäus Argumente für seine Theorie: Wenn sich die Erde drehen würde, dürfte ein Gegenstand, den man senkrecht in die Luft wirft nicht wieder auf dieselbe zurückfallen. Also musste die Erde völlig still stehen und konnte sich nicht um sich selbst drehen. Die Theorie fand allgemeine Akzeptanz, da sie in das von Religion und Heiliger Schrift geprägte Weltbild passte: Mensch war Mittelpunkt der Schöpfung /7.1/.

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Neu: Kreisbewegungen, die nur fiktiv um ihren Mittelpunkt gehen http://leifi.physik.uni-muenchen.de/web_ph11/geschichte/09epizyklen/weltbildaristoteles.htm (13.06.2008)

Universalwissenschaftler: Trigonometrie/7 Bände verfasst (Almagest) Ptolemäus der letzte große antike Wissenschaftler: Wissenschaft erst in der Renaissance wieder fortgesetzt. → Folie „Die Weltkarte des Ptolemäus“, /7.2/, Deckblatt Buch über Optik; Buch über Geographie 7.3 Von den Römern zum Mittelalter Gründe warum Wissenschaft aufhörte: - Aufkommen des Christentum → lehnten Astrologie ab - Da damals Astrologie und Astronomie gekoppelt, fiel auch Astronomie weg. - Römische Weltreich und die pragmatische Sicht der Dinge - Pragmatismus gewinnt gegenüber Wissenschaft! Araber und Mohammedaner betreiben zwischenzeitlich Wissenschaft (müssen stets gegen Mekka beten, erfordert geographische Kenntnisse). Mittelalter: wenig Interesse an Wissenschaft, aber Kombination von Glaube und Erfahrung, Gründung vieler Universitäten! Karl der Große: erhielt Uhr geschenkt (aus islam. Kultur), konnte nicht bedient werden. Unterschied islamische Kultur und westl. Kultur: Abendland: Übersetzungen des Ptolemäus sehr fehlerhaft. Bücher wurden in Klöstern übersetzt und geschrieben.

(Übersetzung von Übersetzung von Übersetzung ⇒ Probleme) Erste Schritte zur Wissenschaft wurden von der Kirche intensiv gefördert. 7.4 Neubeginn der Wissenschaften mit der Renaissance Zeitalter der Renaissance:

Karten früher (T-Karte) Europa Rom oder Jerusalem Afrika Asien

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Erste Kalenderform ist der Julianische Kalender (im Jahre 50 Cäsar): Alle vier Jahre Schaltjahr. Ein Jahr = 356 Tage ⇒ Zu viele Schaltjahre eingefügt, daher wurden einfach ein paar Tage gestrichen /musste

geändert werden ⇒ Befreiung aus Mittelalterlicher Enge ⇒ Geistlicher Liberalismus Buchdruck/Gutenberg: Deutscher Erfinder; *Mainz, um 1397; †Mainz, 1468. ⇒ Wissen, was nun offenkundig war, konnte vervielfältigt werden. ⇒ es wurden viele Universitäten (Prag, Bologna, Paris) gegründet. ⇒ Wissensdurst Universitäten:

Professor kassierte auch Naturalien am Anfang der Vorlesung von den Studenten (be-kam sonst kein Gehalt) und drehte dann die Sanduhr um (dauerte 45 min). Bedeutenste Universitätsprofessoren hießen Humanisten.

Man studierte alles, vertiefte sich nur in manchen Bereichen.

Bedarf nach Büchern stieg, auch bei den normalen Bürgen aus den Städten. Erste Bestseller:

Cosmografien (Das ganze Wissen der Zeit verständlich dargelegt.) von Sebastian Münster (stand 150 Jahre auf der Bestsellerliste)

Beschreibung der ganzen Welt Kopernikus (1473 – 1543) Vertiefte sich in Astronomie Beteiligte sich an der Kalenderreform

7.5 Von Kopernikus bis Galilei Kopernikus: Deutscher Astronom; *Thorn, 1473; †Frauenburg, 1543

Neffe eines reichen Bischofs (oberster Landesherr) aus Ostpreußen (ein Gebiet, in das kein Mensch freiwillig gegangen wäre → Schlachten, Bären, Wölfe) Onkel finanzierte sein Studium 15 Jahre in Westpreußen, studierte auch alles (Medizin usw.), sollte später Leibarzt vom Onkel werden, mit 32 Jahren Leibarzt, hatte viel Zeit für seine Leidenschaft Astronomie. Kopernikus erkannte intuitiv Vorteile von Aristarschen Weltbild/Modell.

Modell von Kopernikus: Fixsternshäre blieb fest stehen Erde Sonne

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Sein Werk: De revolutionibus orbium coelestium (Über die Umläufe der Himmelskörper) Seine Idee war, dass alle Planeten einschließlich der Erde sich um eine ortsfeste Sonne dre-hen. Zudem drehe sich die Erde um ihre eigene Achse und bei ihrer Bewegung um die Sonne beschreibe sie einen Kreis. Durch die Vorstellung dieses heliozentrischen Systems wurde die antiquierte Vorstellung vom ptolemäischen Weltbild ( epizyklisches System ) verdrängt, was jedoch Probleme mit der Kirche aufwarf /7.1/. Sehr guter Logistiker Währungsreform Hauptsächlich weltliche Tätigkeiten. Kopernikus stand mit einem Bein in der Neuzeit, mit dem anderen im Mittelalter (Medizin: ver-schrieb Katzenaugen usw.) „Initiator der Neuzeit, obwohl sein Ziel das Alte war (griech. Modelle, Darstellung der Wirklich-keit), weil ohne sein System kein Fortschritt möglich gewesen wäre. (Ptolemäus Modell war ja falsch) /7.2/

Kirche für gegen Ptolemäus Kopernikus Da die Erde (nicht) im Mittelpunkt ist und somit (nicht) Rom oder Jerusalem. Tycho Brahe : Dänischer Astronom; *Knudstrup (Schweden), 1546; †Prag, 1601.

Adliger, war ein guter Beobachter, erkannte Grundprobleme, an denen die bisherigen Beobachtungen gescheitert sind.

Grundidee:

Bisherige Beobachtungen: Stern Auge Stab Des Betrachters (konnte am Stab den Winkel ablesen) Durch Zittern, Herzschlag Messungen zu ungenau.

Verbesserung:

Eine nach Süden ausgerichtete Mauer (weil die Sterne dort am höchsten stehen) Mauerquadrant Mauer Sehr genaue Unterteilung

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Mensch denkt, Stern sei dort Stern Brechung wie eine Linse Luft Erde (Brechung durch die Luft)

Tycho Brahe:

da adelig, durfte keinen Beruf ausüben. Wollte aber studieren, bekam Aufpasser beim Duell, Nase verloren (hatte dann Goldna-se)

„Dänischer König war sein „Sponsor“ bekam Insel geschenkt für seine geplante Sternwarte.“

wurde berühmt, überwarf sich mit dem dänischen König ging dann nach 20jähriger Tätigkeit in Dänemark nach Prag (Kaiser Rudolph) bekam den „Job“ als Hofastronom (aber ohne Gehalt) Tycho Brahe konnte mit seinem Mauerquadranten auch die Entfernung zu Komenten angeben (nach Daumensprungprinzip) Er beobachtete 1572 einen "Neuen Stern" (stella nova), den er als "ein Wunder, wie es seit Anbeginn der Welt nicht gesehen wurde" beschreibt. In einer Zeit, in der Frauen de facto von der Ergreifung eines naturwissenschaftlichen Berufs ausgeschlossen waren, gelang es Sophie Brahe (1546-1601), der Schwester von Tycho, sich eigenständig Kenntnisse der Astronomie anzueignen. Gegen alle Konvention arbeitete sie häufig mit ihrem Bruder zusammen. In ihrem Schloss-Observatorium, dem Uraniborg, führten sie gemeinsam genaue Himmelsbeobachtungen durch und verfassten einen neuen Fix-sternkatalog von tausend Gestirnstandorten. Hatte gute Meßergebnisse, brauchte aber einen guten Theoretiker → Kepler

http://de.wikipedia.org/wiki/Tycho_Brahe (05.04.2006) Kepler: Deutscher Astronom und Mathematiker; *Weil der Stadt, 1571; †Regensburg,

1630. Hat in Thüringen Astronomie studiert Bewarb sich um die Stelle eines Lehrers Hielt eine Stunde, doch weder die Lehrer noch die Schüler verstanden etwas → wurde eingestellt (1,62 m, 40 kg) keine imposante Person Keppler solle lehren und forschen Wurde an eine reiche Witwe verheiratet, die ihn gesund halten sollte Versuchte genau wie Kopernikus den Schritt zu den Griechen zurück zu gehen.

Planentenradien auf das Harmonieprinzip der Körper zurückgeführt:

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Alles vollkommene Körper: Kugel ⇒ Quadrat ⇒ Kugel ⇒ Tretraeder ⇒ Kugel usw.

Dachte Planetenbahn sei elliptisch, verwarf aber schnell wieder die Idee, denn die Ellipse besitzt zwei Brennpunkte, die gleichberechtigt sind, also müßte es auch zwei Sonnen geben.

Rechnete 20 Jahre mit eiförmigen Gebilden, kam aber auf falsche Ergebnisse. Probierte dann doch noch die Ellipse aus ⇒ innerhalb von drei Tagen richtiges Ergebnis. ⇒ „Kepplerschen Gesetze“

Galilei: Italienischer Astronom und Physiker; *Pisa, 1564; †Arcetri bei Florenz, 1642. Physiker, Professor in Pisa Bekannt für Kenntnisse im Festungsbau (Bauphysik)

Interessierte sich für das System des Kopernikus ⇒ schrieb ein berühmtes Buch (Dialog mit Kopernikus), so dargestellt, daß es jeder verstehen konnte. Erster Astronom, der ein Teleskop verwendete und damit die Thesen von Kopernikus

verifizieren konnte. Galilei wusste jedoch, dass er sich dem Zorn der Kirche zuziehen würde und “tarnte“ seine Schrift daher als Diskurs betreffend der Haupt-Weltsysteme.

Wegen diesem Buch von Inquisition verurteilt. Er musste seine Erkenntnisse widerrufen und wurde die letzten Jahre seines Lebens unter Hausarrest gestellt.

Hätte er nicht widerrufen, wäre er verbrannt worden. Dies führte in den folgenden Jahrzehnten zu der Erkenntnis, dass die Sterne Fixpunkte sind, deren Bewegungen nicht wahrgenommen werden konnten. Zweitens war Aristote-les` Ansicht mit dem Mittelpunkt des Universums nicht mehr länger zu vertreten /7.1/.

Ließ Körper fallen: Zeiteinheiten Rinne

S T 1 2 3 4

1 4 9 16

⇒ quadratisch

führte das Experiment in die Wissenschaft ein (Entscheidung über Wahrheit und Falsch-heit einer Hypothese). Galilei macht den Himmel erdähnlich (Mond hat Berge wie die Erde, Jupiter hat mehrere Monde, Rind des Saturns). Auf den Planeten gelten gleiche Gesetze wie auf der Erde.

41

7.6 Von Newton bis Thomson Newton: Englischer Physiker und Mathematiker; *Woolsthorpe, 1642; †London, 1727 Newtonsche Gravitationsgesetz, Infinitesimalrechnung, Newtonsche Axiome (Trägheit, Kraft, actio = reactio), Zu seinen Lebzeiten wurden Philosophie und Physik nicht scharf getrennt Newton galt eher als Philosoph Legte Grundstein der klassischen Mechanik Zusammen mit Leibniz der Begründer der Differenzialrechnung Befasste sich mit dem Phänomen „Zeit“ Universum als ein gewaltiges Uhrwerk, nur die Zeit wacht über die Ordnung der Dinge Deterministisches Weltbild Newtons Zeitverständnis dominierte die Wissenschaft bis hin zu Einsteins Relativitätstheorie Und Heisenbergs Unschärferelation http://de.wikipedia.org/wiki/Newton (05.04.2006).

Leibniz: Deutscher Philosoph, Mathematiker und Physiker; *Leipzig, 1646; †Hannover,

1716 Infinitesimalrechnung, Gesetz von der Erhaltung der mechanischen Energie Wurde des Plagiats bezichtigt, weil er sich eine Weile in Newtons Nähe aufhielt Dieser Streit war ein schwerer Rückschlag in der englischen Wissenschaft Heute wird angenommen, dass beim damaligen Stand der Wissenschaft gleiche Gedanken bei herausragenden Wissenschaftlern gleichzeitig auftauchen können Für Leibniz standen wissenschaftliche Erkenntnisse in untrennbarem Zusammenhang mit sei-nen philosophischen Ansichten /6.5/ S. 289. Kant: Deutscher Philosoph; *Königsberg, 1724; †Königsberg, 1804 1755 veröffentlichte er seine erste wichtige Schrift mit dem Titel „ Allgemeine Naturgeschichte und Theorie des Himmels“, im selben Jahr wurde er Privatdozent in Königsberg und nahm eine umfangreiche Lehrtätigkeit auf. Zu seinen Lehrfächern gehörten Logik Metaphysik Anthropolo-gie Moralphilosophie natürliche Theologie Mathematik Physik Mechanik Geographie Pädagogik und Naturrecht http://de.wikipedia.org/wiki/Immanuel_Kant (05.04.2006).

Laplace: (* 23.März oder 28.März 1749 in Beaumont-en- Auge in der Normandie;; † 5.März 1827 in Paris ) Wesentliche Beiträge zur Wahrscheinlichkeitsrechnung und zu statistischen Untersuchungen Kant – Laplace – Hypothese: Diskurs über die Entstehung des Sonnensystems: Gemeinsam vertreten sie die Ansicht, dass der vorliegende Zustand des Sonnensystems als Ergebnis einer Entwicklung aus einem Urne-bel heraus zu erklären ist. Nach Laplace lösen sich die Planeten von der bereits verdichteten rotierenden Sonne ab Nach Kant verdichten sich die Planeten selbständig /6.5/ S. 320 ; 332. Euler: (* 15.April 1707 in Riehen (Schweiz); † 18.September 1783 in Petersburg) Schweizer Gelehrter und einer der führenden Mathematiker des 18. Jahrhunderts Schüler von Bernoulli Begründer der analytischen Mechanik und der Variationsrechnung

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Beschäftigte sich eingehend mit den Schwingungen von Saiten und Membranen und untersuch-te - konträr zur damals anerkannten Newton’schen Theorie - das Licht als Ausbreitung eines Schwingungszustandes, allerdings in longitudinaler Schwingungsrichtung /6.5/ S. 299. Lagrange: (*25.Januar 1736 in Turin; †10.April 1813 in Paris) Italienischer Mathematiker Nachfolger von Euler Hervorragender Pädagoge, der durch seine Bücher zum Vorbild nachfolgender Wissenschaftler geworden ist /6.5/ S. 332. J.J. Thomson (*18.Dezember 1856 in Cheetham Hall bei Manchester †30.August 1940 in Cambridge ) Englischer Physiker Untersuchungen zur Elektrodynamik bewegter Teilchen Entdeckung des Elektrons 1906 Nobelpreis der Physik für die elektrische Leitfähigkeit von Gasen Geladene Teilchen setzen der Beschleunigung einen höheren Widerstand entgegen und verhal-ten sich somit als wenn sich ihre Masse vergrößert hätte Erster Hinweis auf relativistische Massenzunahme /6.5/ S. 381. 7.7 Von Maxwell bis Einstein Maxwell: (eigentlich James Clerk; * 13.Juni 1831 in Edingburgh; † 5. November 1879 in Cam-bridge) Schottischer Physiker, der großen Einfluss auf die Physik des 20. Jahrhunderts hatte Er zeigte, dass elektrische und magnetische Kräfte zwei sich ergänzende Erscheinungen sind, die sich mit Lichtgeschwindigkeit im Raum bewegen können /6.5/ S. 346. Hertz: (*22.Februar 1857 in Hamburg, † 1.Januar 1894 in Bonn) Deutscher Physiker Experimentelle Bestätigung von Maxwells elektromagnetischer Theorie des Lichts ( 1884 ) Entdeckung elektromagnetischer Wellen und der Nachweis, dass sie sich mit Lichtgeschwindig-keit und der gleichen Art wie das Licht ausbreiten Ergebnisse Grundlage der drahtlosen Telegraphie sowie des Radios /6.5/ S. 350. Lorentz (* 18.Juli 1853 in Arnhem; † 4.Februar 1928 in Haarlem) Niederländischer Physiker und führende Persönlichkeit der theoretischen Physik Erweiterung der Maxwell’schen Theorie Schwerpunkt: Die Bewegung der elektrisch geladenen Teilchen Entdeckung des Elektrons als Träger von elektrischen Ladungen /6.5/ S. 354. Poincarè: (*29.April 1854 in Nancy; † 17.Juli 1912 in Paris) Französischer Mathematiker Verbesserte die von Lorentz aufgestellte Theorie zur Elektrodynamik Zusammen mit Lorentz grundlegende theoretische Ansätze für die Quantenphysik http://de.wikipedia.org/wiki/Henri_Poincar%C3%A9 (05.04.2006).

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Einstein: ( 1879 – 1955 ) Lorentz ( 1853 – 1928 ) Poincarè ( 1854 – 1912 )

Die Väter der Relativitätstheorie

Maßgebliche Veränderung des physikalischen Weltbildes Einstein nutzte seine Bekanntheit auch für Völkerverständigung und Frieden, bezeichnete sich selbst als Pazifist, Sozialist und Zionist E = mc² Energie = Masse x Quadrat der Lichtgeschwindigkeit Hauptwerk ist die Relativitätstheorie, die das Verständnis von Raum und Zeit revolutionierte Relativitätstheorie bekam 1905 ihre heutige Form Einstein brach mit den Begriffen „ absoluter Raum“ und „absolute Zeit“ 1921 Nobelpreis für Physik Die Nobelpreiskommission wollte Einstein den Preis nicht für spezielle oder allgemeine Relativi-tätstheorie geben, weil Lorentz und Poincarè bereits vorher die von Einstein hergeleiteten For-meln aufgrund der maxwell’schen Gleichungen aufstellen konnten. Lorentz und Poincarè konnten sich jedoch nicht von dem newton’schen Zeitbegriff freimachen, sondern betrachteten die Zeit in Systemen als „Lokale Zeit“ . Einstein beharrte jedoch darauf, dass die gemessene Zeit in bewegten Systemen die „Wahre Zeit“ sei und nicht eine von einer absoluten Zeit abweichende „Lokalzeit“. Er bekam den Nobelpreis für die Deutung des photoelektrischen Effekts mit Hilfe der Lichtquan-tenanalyse http://de.wikipedia.org/wiki/Albert_Einstein (05.04.2006). Zusammenfassung zu Kapitel 7: Entwicklung des naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozesses von Aristarch bis Einstein; Unterschiedliche Weltbilder und Einfluss der Kirche; ca. 320 v Chr. bis heute.

44

8 LITERATURVERZEICHNIS 0 Anforderungen an Lehrer, Studieneingangstests /0.1/ Rauin, U.: Im Studium wenig engagiert – im Beruf schnell überfordert

Wissenschaftsmagazin der Johann Wolfgang Goethe-Univerität, Forschung Frankfurt 3/2007, S. 60-64, Frankfurt am Main, 2007

/0.2/ Oubaid, V.; Rindermann, H.: Auswahl von Studienanfängern – Vorschläge für ein zuverläs-

siges Verfahren DHV Deutscher Hochschulverband, Bonn, Forschung & Lehre, 11/99, S. 589-592

/0.3/ Goeters, K.-M.: Aviation Psychology: A Science and a Profession Ashgate Publishing Limited, Aldershot/England, 1998 /0.4/ Goeters, K.-M.: Die psychologische Eignungsauswahl von Piloten und Fluglotsen: Verfah-

ren, Validierung und Nutzen Vortrag in einer Vortragsreihe der DGLR (Deutsche Gesellschaft für Luft- und Raum-fahrt/Hamburg am 29. Januar 2004 http://www.mp.haw-hamburg.de/pers/Scholz/dglr/hh/text_2004_01_29_Piloten.pdf (27.05.2008)

/0.5/ Goeters, K.-M.: Aviation Psychology : Practice and Research ASHGATE Publishing Limited, Hampshire/England, 2004 /0.6/ -: Fit für den Lehrerberuf – Fragebogen für die Selbsteinschätzung VBE Verband Bildung und Erziehung, Berlin, 2006 http://www.vbe.de/1213.html (27.05.2008) oder http://vbe.de/abc-l/start_fit_einleitung.php (27.05.2008) /0.7/ Uhtenwoldt, D.: Bin ich ein guter Lehrer? Selbsterkundung per Fragebogen: Wie Persön-

lichkeitstests zukünftigen Lehrern bei Berufsentscheidungen helfen Die Welt, Karriere Welt, Berlin, Samstag, 22. März 2008, S. B2

/0.8/ -: Laufbahnberatung für Lehrerinnen und Lehrer

CCT Career Counselling for Teachers, Deutsche Seite Bundesministerium für Unterricht, Kunst und Kultur, Wien, November 2007, http://www.cct-germany.de/ (27.05.2008)

1 Einführung /1.1/ -: Duden - Das Fremdwörterbuch Duden Band 5, 5. Auflage, Dudenverlag, Mannheim, 1990 /1.2/ Lindemann, H.: Einführung in die Didaktik der Chemie STACCATO-Verlag, Düsseldorf, 1999 /1.3/ Memmert, W.: Didaktik in Grafiken und Tabellen 5. Auflage, Verlag Julius Klinkhardt, Bad Heilbrunn/Obb., 1995 /1.4/ Gudjons, H.; Winkel, R.: Didaktische Theorien Mit Beiträgen von: Wolfgang Klafki, Wolfgang Schulz, Felix von Cube, Christine Möller,

Rainer Winkel und Herwig Blankertz PB Buch 01, 10. Auflage, Bergmann und Helbig Verlag, Hamburg, 1999 /1.5/ Hill, B.: Einführung in die Didaktik der Technik Vorlesungsmanuskript, Westfälische Wilhelms-Universität, Münster, 2005 http://www.uni-muenster.de/Physik.TD/einfuehrung_didaktik.html (06.06.2008)

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/1.6/ -: Richtlinien für die gymnasiale Oberstufe in Nordrhein-Westfalen - Technik

Heft 4726, 1. Auflage 1981, Verlagsgesellschaft Ritterbach mbH, Frechen, Nachdruck 1991, Herausgeber Kultusministerium Nordrhein-Westfalen

/1.7/ -: Richtlinien und Lehrpläne für die Sekundarstufe II - Gymnasium/Gesamtschule in

Nordrhein-Westfalen - Technik Heft 4726, Ritterbach Verlag GmbH, Frechen, 1. Auflage 1999, Herausgeber Ministerium für Schule und Weiterbildung, Wissenschaft und Forschung des Landes Nordrhein-Westfalen

/1.8/ -: Richtlinien und Lehrpläne für das Gymnasium - Sekundarstufe I - in Nordrhein-

Westfalen - Technik Heft 3422, Verlagsgesellschaft Ritterbach mbH, Frechen, 4/1993, Herausgeber Kultus-ministerium des Landes Nordrhein-Westfalen

/1.9/ Gehlen, A.: Die Seele im technischen Zeitalter und andere sozialpsychologische, soziologi-

sche und kulturanalytische Schriften Gesamtausgabe, herausgegeben von Karl-Siegbert Rehberg, Band 6, Vittorio Kloster-mann GmbH, Frankfurt a. M., 2004

/1.10/ Klafki, W.: Neue Studien zur Bildungstheorie und Didaktik: zeitgemäße Allgemeinbil-

dung und kritisch-konstruktive Didaktik 5. Auflage (1. Auflage 1985), Beltz Verlag, Weinheim, 1996

/1.11/ Schulte, H.; Wolffgramm, H.; Hartmann, E.; Hein, C.; Höpken, G.: Allgemeine techni-

sche Bildung – Technikunterricht Ernst Klett Schulbuchverlag GmbH, Stuttgart, 1991

/1.12/ Schwanitz, D.: Bildung – Alles, was man wissen muss Eichborn GmbH & Co. Verlag KG, Frankfurt am Main, Oktober 1999 /1.13/ Fischer, E. P.: Die andere Bildung – Was man von den Naturwissenschaften wissen

sollte Ullstein Verlag, München, 2001 /1.14/ Jank, W.; Meyer, H.: Didaktische Modelle 3. Auflage, Cornelsen Verlag, Berlin, 1994 2 Unterschiedliche Betrachtungsweisen der Technik /2.1/ Wengenroth, U.: Was ist Technikgeschichte? TU München, 1998, http://www.lrz-muenchen.de/~Ulrich_Wengenroth/ (13.06.2008) /2.2/ Dohrn-van Rossum, G.: Die Geschichte der Stunde – Uhren und moderne Zeitordnungen Carl Hanser Verlag, München, 1992 /2.3/ Matthes, M.: Geschichte der Technik - Eine Synopse von den Anfängen bis zur Gegen-

wart Hermes Hand Lexikon, ECON Taschenbuchverlag GmbH, Düsseldorf, 1983

46

/2.4/ Möser, K.: „Der Kampf des Automobilisten mit seiner Maschine“ - Eine Skizze der Vermitt- lung der Autotechnik und des Fahrenlernens im 20. Jahrhundert in Bluma, L.; Pichol, K.; Weber, W. (Hrsg.): Technikvermittlung und Technikpopularisie-rung - Historische und didaktische Perspektiven Waxmann Verlag GmbH, Münster, 2004, S. 89 - 102

3 Systemmodell der Technik /3.1/ Sachs, B.: TECHNISCHE BILDUNG FÜR ALLE – Positionen und Informationen zum

Technikunterricht an allgemeinbildenden Schulen Verein Deutscher Ingenieure, VDI-Hauptgruppe, Düsseldorf, 1994

/3.2/ Ropohl, G.: Allgemeine Technologie – Eine Systemtheorie der Technik 2. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 1999 /3.3/ Ropohl, G.: Systemtechnik - Grundlagen und Anwendung

Hanser Verlag, München/Wien, 1975 /3.4/ Haupt, W.; Sanfleber, H.: 11. Ansatz zu einer Didaktik der Technik für den Technikunter-

richt in der Sekundarstufe II (differenzierte gymnasiale Oberstufe) in: Traebert W. E.; Spiegel, H.-R.: Technik als Schulfach, Band 1 2. Auflage, VDI-Verlag GmbH, Düsseldorf, 1979

4 Methoden der Technik- und Naturwissenschaft /4.1/ Ladenthin, V.: Die Frage nach der Selbstdarstellung von Wissen – Über die Notwendigkeit

der Didaktik an den Universitäten Forschung & Lehre, Bonn, 6/2001, S. 306 - 308

/4.2/ Bader, R.; Sanfleber, H.: Abbildung des Technischen Denkens und Handelns in der

industriellen Wirklichkeit in das Denken und Handeln im Technikunterricht Technik und Wirtschaft im Unterricht, Maier Verlag, Ravensburg, twu 4/1973, S. 8 - 18

/4.3/ Henseler, K.; Höpken, G.: Methodik des Technikunterrichts Verlag Julius Klinkhardt, Bad Heilbrunn, 1996 /4.4/ -: Methodik zum Entwickeln und Konstruieren technischer Systeme und Produkte VDI Richtlinie 2221, Verein Deutscher Ingenieure, Düsseldorf, Mai 1993 /4.5/ Schmayl, W.; Wilkening, F.: Technikunterricht 2. Auflage, Verlag Julius Klinkhardt, Bad Heilbrunn, 1995 /4.6/ Meyer, H.: Unterrichtmethoden I: Theorieband 6. Auflage, Cornelsen Verlag Scriptor, Frankfurt am Main, 1994 /4.7/ Faraday, M.: Naturgeschichte einer Kerze Nr. 6019/20, Philipp Reclam jun., Stuttgart, 1968 /4.8/ Wagenschein, M.. Naturphänomene sehen und verstehen – Genetische Lehrgänge 3. Auflage, Ernst Klett Verlag für Wissen und Bildung, Stuttgart, 1995 /4.9/ Wagener, W.: technik – Energieumsatz in technischen Systemen Verlag Ferdinand Kamp, Bochum, 1985

47

5 Unterrichtsplanung /5.1/ Peterßen, W. H.: Handbuch Unterrichtsplanung – Grudfragen, Modelle, Stufen, Dimensio-

nen 9. Auflage, Oldenbourg Schulbuchverlag GmbH, München, 2000 /5.2/ Klafki, W.: Didaktische Analyse als Kern der Unterrichtsvorbereitung

in: Roth, H.; Bulmenthal, A.: Reihe A AUSWAHL Grundlegende Aufsätze aus der Zeit-schrift Die deutsche Schule – Didaktische Analyse

11. Auflage, Hermann Schroedel Verlag KG, Hannover (1964), 1974, S. 5 – 34 /5.3/ Heimann, P.; Otto, G.; Schulz, W.: 1/2 Unterricht – Analyse und Planung 6. Auflage, Hermann Schroedel Verlag KG, Hannover (1965), 1972 /5.4/ Jank, W.; Meyer, H.: Didaktische Modelle Cornelsen Verlag Scriptor, Frankfurt a. M., 1994 /5.5/ Hill, B.: Der Methodenbaukasten – Ein kompendium von Methoden zur Erkennung und

Lösung technischer Probleme 2. Auflage, Shaker Verlag, Aachen, 2001 6 Naturwisssenschaftlicher Erkenntnisprozess /6.1/ Herrmann, J.: dtv-Atlas Astronomie - Mit Sternatlas 14. Auflage, Deutscher Taschenbuch Verlag GmbH & Co. KG, München, April 2000 /6.2/ Arrhenius, S.: Die Vorstellung der Weltgebäude im Wandel der Zeit Akademische Verlagsgesellschaft m. b. H., Leipzig, 1909 /6.3/ -: Der neue Hausatlas Deutscher Bücherbund, Stuttgart, 1973 /6.4/ Asimov, I.: Biographische Enzyklopädie der Naturwissenschaft und der Technik Herder-Verlag, Freiburg, 1973 /6.5/ Simonyi, K.: Kulturgeschichte der Physik Verlag Harri Deutsch, Thun/Frankfurt am Main, 1990 7 Entwicklung des naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozesses /7.1/ Kahan G. : Einsteins Relativitätstheorie DuMont Buchverlag, Köln, 1987 /7.2/ Zeller, A. O.: PTOLEMÄUS COSMOGRAPHIA – Das Weltbild der Antike Deutsche Lizenzausgabe, Parkland Verlag, Stuttgart, 1990