Messen üben in Physik Sek I ohne eingerichteten Fachraum
Messübungen brauchen keinen eingerichteten Fachraum, sondern wiederholbare Aufgaben mit einfachen Geräten. Ein Klassensatz Lineale, Messbecher, Federwaagen, Thermometer und Stoppuhren deckt die meisten Anforderungen der Sek I ab. Entscheidend ist, dass jede Gruppe dieselbe Größe mehrfach misst und die Streuung der Werte selbst sieht. Planen Sie sechs bis acht Stunden, in denen Messen, Protokollieren und Auswerten geübt werden, bevor Sie aufwendigere Versuche ansetzen.
Die im Text erwähnten Unterrichtsmaterialien auf einen Blick. Digitaler Download, sofort einsetzbar.
Grundausstattung für den normalen Klassenraum
Eine Kiste genügt für 30 Lernende, wenn Sie in Gruppen zu viert arbeiten: acht Lineale und Maßbänder, acht Messbecher, acht Federwaagen bis 10 Newton, acht digitale Thermometer, Stoppuhren, ein Satz Muttern als Massestücke sowie Millimeterpapier. Die Anschaffung liegt im Rahmen eines üblichen Fachschaftsbudgets und übersteht mehrere Jahrgänge.
Ergänzend brauchen Sie nur Alltagsgegenstände: Wasserflaschen, Bücher, Schnur, Papierstreifen. Wer eine Reihe mit fertigen Aufgabenblättern zu Messgrößen, Einheiten und Auswertung sucht, findet sie in Messen und Erkenntnisgewinnung für die Sek I.
Drei Übungen ohne Aufbau
Erstens die Reaktionszeit mit dem fallenden Lineal: Jede Person misst zehnmal, notiert alle Werte und bildet den Mittelwert. Die Streuung innerhalb einer Person ist hier größer als zwischen den Personen, was sich im Unterrichtsgespräch gut auswerten lässt.
Zweitens die Dichtebestimmung mit Messbecher und Waage an drei verschiedenen Körpern. Drittens die Zeitmessung an einer Rollbahn aus einem schräg gestellten Brett und einer Murmel; fünf Durchgänge pro Gruppe, danach der Vergleich der Gruppenwerte an der Tafel.
- Jede Messung mindestens dreimal wiederholen.
- Alle Einzelwerte notieren, nicht allein den Mittelwert.
- Einheit und verwendetes Messgerät zu jedem Wert festhalten.
Streuung sichtbar machen
Ein verbreiteter Denkfehler in Klasse 6 und 7 ist die Vorstellung, es gebe einen richtigen Wert, den man bei sorgfältigem Arbeiten trifft. Tragen Sie deshalb alle Gruppenwerte an der Tafel auf einer Zahlengeraden ab. Die entstehende Punktwolke macht die Frage nach Mittelwert und Abweichung ohne Formeln zugänglich.
Sprechen Sie dabei von Messabweichung statt von Messfehler, weil das Wort Fehler als Schuldzuweisung verstanden wird und Lernende Werte dann still korrigieren. Wer diese Vorstellung einmal aufgebaut hat, kommt später bei Diagrammen und in der Wärmelehre schneller voran. Wie sich Fehlvorstellungen beim Diagrammlesen zeigen, beschreibt der Beitrag zu typischen Fehlern bei Bewegungsdiagrammen in Klasse 7.
Protokoll und Bewertung
Halten Sie das Protokoll in dieser Phase kurz: Fragestellung, Material, Durchführung in drei Sätzen, Wertetabelle, ein Satz Auswertung. Bewerten Sie zunächst nur die Tabelle und die Einheiten und erweitern Sie das Raster erst im zweiten Halbjahr. Vorschläge dafür finden Sie im Beitrag zur Bewertung von Experimentierprotokollen zur Wärmelehre.
Die Anschlussthemen bauen unmittelbar darauf auf: Bewegung und Diagramme nutzt die Zeitmessungen weiter, Kräfte und Wechselwirkungen greift auf die Federwaage zurück. Beide liegen gemeinsam mit der Messreihe im Sparpaket Physik Sek I Grundlagen. Weitere Reihen sammelt die Themenseite Physik-Unterrichtsreihen für Sek I und Sek II.
Häufige Fragen
Reichen Handys als Messgeräte aus?
Für Zeitmessungen sind sie brauchbar, sofern alle Gruppen dieselbe Bedienung nutzen und die Startbedingung klar definiert ist. Sensor-Apps zur Beschleunigung erzeugen in der Sek I meist mehr Diskussion über die App als über die Physik. Klären Sie vorab die Regelungen Ihrer Schule zur Handynutzung im Unterricht.
Wie organisiere ich Material in einem fremden Raum?
Arbeiten Sie mit vorgepackten Gruppenboxen, die eine Person pro Gruppe abholt und am Ende der Stunde vollständig zurückbringt. Eine Materialliste im Deckel verkürzt das Nachzählen auf zwei Minuten. Der Aufbau kostet dann nur die ersten und die letzten fünf Minuten der Stunde.
Was mache ich mit offensichtlich falschen Messwerten?
Streichen Sie den Wert nicht, sondern lassen Sie ihn in der Tabelle stehen und fragen Sie nach der möglichen Ursache. Ausreißer sind ein gutes Material für ein Gespräch über Messbedingungen. Eine zweite Messrunde mit veränderter Durchführung zeigt anschließend, ob die Vermutung trägt.
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Eine vollständige Reihe enthält in der Regel:
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Die Materialien orientieren sich an den veröffentlichten Vorgaben der Länder - je nach Bundesland am Kernlehrplan, Kerncurriculum, Bildungsplan, Rahmenlehrplan oder an den Fachanforderungen. Für viele Fächer gibt es eigene Pakete je Bundesland.
Eine Prüfung, Zulassung oder Empfehlung durch ein Ministerium besteht nicht. Da die Vorgaben zwischen den Ländern abweichen, lohnt sich vor dem Einsatz ein kurzer Abgleich mit dem schulinternen Lehrplan.
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