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Das Verständnis von Schülern und Schülerinnen über das, was Naturwissenschaften sind, was sie leisten, von wem, wie und wozu sie betrieben werden, ist sehr begrenzt. Die traditionellen Unterrichtsverfahren des Physikunterrichts leisten kaum einen Beitrag zu einer Lösung dieses Problems. Die Dissertation will diese Lücke schließen und arbeitet diesem Thema auf zweifache Weise zu: In einem fachdidaktischen Teil wird der historisch-genetische Unterricht auf eine breite argumentative Basis gestellt. In einem wissenschaftshistorischen Teil wird eine Fallstudie zur experimentellen Tätigkeit Michael Faradays entfaltet, die als eine Art Grundlagenforschung des historisch-genetischen Unterrichts zu verstehen ist. Die Arbeit beginnt mit einer Kritik des fachdidaktischen Normalverfahrens, das die Unterrichtswirklichkeit nach wie vor prägt. Es wird gezeigt, dass der Physikunterricht gefährdet ist, Mythen über Naturwissenschaft zu erhärten oder zu vermitteln. Daraufhin wird das Vorverständnis von SchülerInnen und LehrerInnen über das, was sie für Naturwissenschaften halten, aufgrund empirischer Untersuchungen dargestellt. Auf dieser Basis werden verschiedene, bislang vorgeschlagene und praktizierte didaktisch-methodische Verfahren zur Verbesserung des Kenntnisstandes über Naturwissenschaften auf den Prüfstand gestellt. Es wird ein hermeneutischer Begriff von Physikverstehen erarbeitet, um zu zeigen, wo die spezifischen Chancen und Möglichkeiten des historisch-genetischen Unterrichts liegen. Es wird gezeigt, dass dieser Ansatz geeignet ist, Informationen und Einstellungen über Naturwissenschaften (insbesondere über Physik) im Hinblick auf den Forschungsprozess zu vermitteln. Der Funktion und den Erfolgsbedingungen physikalischen Experimentierens gilt dabei besondere Aufmerksamkeit. Im zweiten Teil der Arbeit wird eine wissenschaftshistorische Fallstudie zur experimentellen Praxis Michael Faradays zur quantitativen Bestimmung dielektrischer Stoffeigenschaften (1836/37) durchgeführt. Anhand der Replikation der Experimente wird analysiert, unter welchen gedanklichen und materiellen Voraussetzungen sie stattfanden und welche experimentellen Strategien Faraday entwickelte, um erfolgreich zu sein. Es zeigt sich, dass im Experiment Gemessenes sich nicht selbstevident ergibt, sondern Ergebnis eines vielschichtigen Herstellungsprozesses ist. Wenn naturwissenschaftliche Tätigkeit als produktive Praxis nicht aus dem Blick geraten soll, wird es nötig sein, diesen Prozesscharakter auch im Schulunterricht zu betonen. (Verlagsinformation)

 

 

Aus dem Inhalt:

Vorwort und Danksagung iii / Inhaltsverzeichnis v / 0 Einleitung 1 / I Die Natur der Naturwissenschaften historisch verstehen -Argumente / für einen historisch-genetischen Unterricht 5 / I.] Kritik des fachsystematischen und an einer vermeintlichen naturwissenschaftlichen Methode orientierten Physikunterrichts 5 / 1.1.1 Der fachsystematische Unterricht 5 / I.1.2 Das Primat des Methodischen 8 / I.1.3 Bilder von Physik in der fachdidaktischen Diskussion 12 / I.1.4 Das mythische Verständnis des didaktischen Normalverfahrens von der Physik und seine didaktischen Folgen 20 / I.1.4.1 Der Mythos von der Methode 20 / 1.1.4.2 Wirkungsweise des Mythos und didaktische Konsequenzen 24 / 1.1.5 Wie Physik in Lehr- und Lernmaterialien erscheint 33 / 1.1.6 Die Entwicklung der wissenschaftlichen Fachdidaktik in empirisch-lernpsychologisch verengter Perspektive 36 / 1.2 Vorstellungen von der Natur der Naturwissenschaften bei SchülerInnen und LehrerInnen 41 / 1.2.1 Die Vorstellungen von SchülerInnen Kindern 42 / 1.2.1.1 Vorverständnis zur Person des. Naturwissenschaftlers, seiner Arbeit und ihre Bedingungen 42 / 1.2.1.2 Vorverständnis zum epistemologischen Status des Wissens in den Naturwissenschaften und zu wissenschaftstheoretischen Begrif¿ichkeiten 53 / 1.2.1.3 Vorverständnis zum Experiment im Unterricht und als Forschungspraxis 61 / l.2. ] .4 Vorverständnis zur naturwissenschaftlichen / Wissensproduktion und ihre Bedingungen 67 / l.2. ] .5 Zusammenfassung zu den Vorstellungen von SchülerInnen zur / Natur der Naturwissenschaften und Konsequenzen für den Unterricht 71 / / / I. 2.2 Die Vorstellungen von Lehramtsstudierenden und LehrerInnen und ihre Auswirkungen im Unterricht / 1.2.2.1 De¿zitäre Vorstellungen von LehrerInnen von der Natur der Naturwissenschaften / 1.2.2.2 Der Zusammenhang zwischen dem Naturwissenschaftsverständnis von LehrerInnen und ihrem Unterricht / 1.2.2.3 Zusammenfassung zu den Vorstellungen von LehrerInnen, zur Natur der Naturwissenschaft und Konsequenzen für die LehrerInnenausbildung / I. 3 Unterrichtsverfahren zu einem Lernbereich ¿Natur der Naturwissenschaften`` / 1.3.1 Science ¿ Technology - Society / 1.3.2 Integrierter naturwissenschaftlicher Unterricht / 1.3.2.1 Das PINC-Projekt / 1.3.2.2 Das Cuna-Projekt / 1.3.2.3 Das PING-Projekt / 1.3.2.4 Lernbereich Natur nach Preise / 1.3.2.5 Aktuelle Lehrpläne für naturwissenschaftlichen Unterricht an Gesamtschulen / 1.3.3 Wissenschaftstheoretisch orientierter Unterricht / 1.3.4 Genetischer Unterricht nach Wagenschein / 1.3.5 Naturwissenschaft im Unterricht simulieren / 1.3.5.1 Modellmethode nach Kircher / 1.3.5.2 Offenes Experimentieren / 1.4 Was kann Physik verstehen bedeuten? / 1.4.1 Orientierung und Bildung durch Physikunterricht / 1.4.2 Verstehen versus Initiation in die Fachdisziplin 1 / 1.4.3 Die hermeneutische Dimension des Verstehensbegriffs / 1.4.3.1 Historische und sozialkonstruktivistische Aspekte der Physik / 1.4.3.2 Exkurs: Einwände gegen einen Verstehensbegriff, der von Geschichte absieht / 1.4.3.3 Individualkonstruktivistische Aspekte der Physik / 1.4.3.4 Physik treiben als Zeichen herstellen und deuten / 1.4.3.5 Hermeneutisches Physik verstehen als Physikgeschichte verstehen / / l. 5 Geschichte der Naturwisschenschaften im naturwissenschaftlichen Unterricht / 1.5.1 Unterstützt der Nachvollzug der Geschichte das Erlernen physikalischer Begriffe und Konzepte? / 1.5.1.1 Pära11e1ität bezüglich der Inhalte / 1.5.1.2 Parallelität bezüglich der Dynamik der Wissensgenese / 1.5.2 NaU1rw1ssenschaften als Aktivität von Menschen verstehen / 1.5.3 Naturwissenschaften als Teil und Leistung der Kultur verstehen / 1.5.4 Historische Textquellen als Unterrichtsmedien / 1.5.5 Naturwissenschaften als Prozeß verstehen / 1.5.6 Historiographische Analyseebenen naturwissenschaftlicher Prozesse im Unterricht / 1.5.6.1 Analyseebene 1: Naturwissenschaften als Teil einer kulturellen und gesellschaftlichen Praxis / / .6.2 Analyseebene 2: Die ¿innerwissenschaftliche¿ Dynamik der Naturwissenschaften / 1.5.6.3 Analyseebene 3: Tätigkeiten und Forschungsstrategien in ihrer lokalen Begrenzung / 1.5.7 Der historisch-genetisch-experimentelle Unterricht über Naturwissenschaften / 1.5.7 1 Nachbauten historischer Experimente im Unterricht / 1.5.8 Leitfragen zur Vorbereitung einer historisch-genetischen Unterrichtseinheit / 1.5.9 Von der Notwendigkeit Forschungslücken der Wissenschaftsgeschichte zu schließen ' / / II Die Genese physikalischen Wissens im Experiment ¿ eine Fallstudie zur experimentellen Tätigkeit Michael Faradays 253 / 11.1 Histroriographische Vorbemerkungen 253 / 11.1.1 Was heißt ¿Geschichte¿? Was ist eine ¿historische Quelle¿? 253 / / .2 Wie spricht man über historische Physik? 258 / II.1.3 Methodische V0rüberlegungen zur Rekonstruktion der experimentellen Praxis in Faradays Kondensatorexperimenten 260 / 11.2 Vorbemerkungen zur Fallstudie 269 / 11.3 Biographisches zu Michael Faraday 273 / 11.4 Die Elektrizitätsforschung bis zu den 1830er Jahren 279 / 11.4.1 Faraday als Mitglied einer vorparadigmatischen scienti¿c community 279 / 11.4.2 Die Elektrostatik als Forschungsthema des 18. Jahrhunderts 282 / 11.5 Faradays Nahwirkungstheorie der Elektrizität 285 / 17.6 Nahwirkungskonzepte und Kritiken an der Fernkrafthypothese von Vorläufern und Zeitgenossen Faradays 293 / II.6.1 Atmosphären- und Ausströmungstheorien des 18. Jahrhunderts 293 / 11.62 Die Rolle elektrisch isolierender Medien im 1 8. Jahrhundert 294 / II.6.3 Alton1ierende elektrische Schichtungen in Isolatormaterialien 296 / II.6.4 Repräsentationsfunktion magnetischer Kraftlinien im Raum in den 1820er Jahren 299 / 116.5 Die Theorie der Materie von Thomas Exley, ihre Nahwirkungsaspekte und Kritik des Coulombschen Gesetzes 300 / II.6.6 William Snow Harris' Kritik am Coulombschen Gesetz 304 / II.6.7 Die Rolle der Medien bei William Snow Harris 306 / II.6.8 Die Wirkung von Exleys und Harris' Kritik in der scienti¿c community 309 / 11.69 Die Rolle der Medien bei Richard Laming 311 / II.6.10 Nahwirkung bei Charles Grif¿n 314 / 11.6.11 Die Theorie der Materie und ihrer Kräfte von Mossotti 314 / II.6.12 Fazit 316 / / 11.7 Interpretation der Leydener Flasche in England bis zu den 1839er Jahren 319 / II.7.1 Die Ein-Fluidumtheorie Franklins: Die Elektrizität sitzt am Glas der Leydener Flasche 319 / II.7.2 Leydener Flasche und Reibungselektrizität 321 / II.7.3 Kanonisierung und experimentelle Demonstration der Elektrizität des Glases einer Leydener Flasche 321 / IL7.4 Parameter der Speicherung von Elektrizität 324 / H.7.5 Fazit 327 / II.8 Experimentelle und konzeptionelle Entwicklung von Faradays Elektrostatikforschung bis zum Beginn der Kondensatorexperimente¿ 329 / 11.8.1 Die experimentelle Erforschung des Raumaspekts der Elektrizität 332 / 11.8.2 Die experimentelle Erforschung des Stoffaspekts der Elektrizität 338 / II.8.3 Stand der konzeptionellen und experimentellen Entwicklung im Herbst 1836 340 / 11.8.4 Faraday formuliert ein Forschungsprogramm für die Kondensatorexperimente 344 / 11.9 Vorbemerkungen zur Analyse der experimentellen Probleme, Abläufe und Tätigkeiten der ¿Kondensatorexperimente¿ 347 / 11.10 Faradays Instrumente: Originale und Replikate 351 / 11.101 Die Kondensatoren Faradays und ihre Rekonstruktion 351 / / 10.2 Die Torsionsdrehwaage Faradays und ihre Rekonstruktion 357 / 11.11 Experimentelle Probleme und Meßfehler 369 / II.11.1 Der Idealfall einer Kapazitätsmessung und warum es ihn / in der Laborpraxis Faradays nicht gab 369 / II.11.2 Verluste an elektrischer Ladung 370 / II.11.2.1 Ladungsverluste der Kondensatoren 371 / [1.1 1.2.2 Ladungsverluste der Torsionswaage 378 / II.11.3 Der Quellen- und Senkencharakter von Schellack und anderen Materialien für Elektrizität 383 / [1.1 1.4 Elektrische Ladungen des Schellacks in der Torsionswaage 391 / II.] 1.5 Schwierigkeiten beim Anlegen der Tragekugel 398 / II.] 1.6 Probleme mit Körpern im Laborraum 400 / / II.11.7 Schwierigkeiten, die Kondensatoren abzudichten 401 / 11.1 1.8 Präparation und Verwendung diverser Teststoffe 402 / 1.9 Was bedeuten die experimentellen Probleme für die Praxis des Experimentierens? 403 / / II.12 Arbeitsweisen und experimentelle Srategien zur Bestimmung der "spezi¿c inductive capacity " und zur Lösung experimenteller Probleme 405 / 11.12.1 Teststoffe variieren 405 / 11. 12.2 Die Instrumente optimieren 406 / 11.123 Geeignete Meßroutinen und Handlungen entwickeln 408 / H.12.3.1Verschiedene Meßroutinen mit der Torsionswaage 409 / 11.12.32 Der Experimentator diszipliniert seinen Körper 412 / 11.12.33 Evaluation experimenteller Probleme in die Meßroutine integrieren 417 / 11.12.3.4 Weitere experimentelle Handlungen 420 / 11.124 Experimente zur Funktionstüchtigkeit der Instrumente anstellen 422 / II.12.5 Die Apparatur um neue, unproblematische Instrumente erweitern 425 / II.12.6 Die Metatheorie und den Begriffsapparat erweitern 428 / 11.12.7 Die Entwicklung eines neuen Experiments 432 / II.13 Abschließende Diskussion der Ergebnisse 439 / / Literatur 445 / Abbildungsverzeichnis 487 / Lebenslauf des Autors 491