MINT-Lernzentrum: Unterricht lernwirksam gestalten.

Der Aufbau intelligenten Wissens

mit kognitiv aktivierenden Lernformen

Dr. Ralph Schumacher

Prof. Dr. Nobert Hungerbühler, Prof. Dr. Elsbeth Stern,

Prof. Dr. Andreas Vaterlaus

Luzern 2012 2D-PHYS

Ein Fahrstuhl wird in einem Fahrstuhlschacht von einem Stahlseil mit konstanter Geschwindigkeit nach oben gezogen (vgl. Skizze). Alle Reibungskräfte sind zu vernachlässigen. In diesem Fall gilt für die Kräfte, die auf den Fahrstuhl ausgeübt werden:

(A) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist grösser alsdie nach unten gerichtete Schwerkraft.

(B) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist genau so gross wie die nach unten gerichtete Schwerkraft.

(C) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist geringer als die nach unten gerichtete Schwerkraft.

(D) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist grösser als die Summe aus der nach unten gerichteten Schwerkraft und der nach unten gerichteten Kraft des Luftdrucks.

(E) Keine der obigen Antworten ist richtig. (Der Fahrstuhl bewegt sich nach oben, weil das Seil aufgewickelt wird, aber nicht deshalb, weil das Seil eine Kraft auf den Fahrstuhl ausübt).

Luzern 2012 3D-PHYS

Ein Fahrstuhl wird in einem Fahrstuhlschacht von einem Stahlseil mit konstanter Geschwindigkeit nach oben gezogen (vgl. Skizze). Alle Reibungskräfte sind zu vernachlässigen. In diesem Fall gilt für die Kräfte, die auf den Fahrstuhl ausgeübt werden:

(A) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist grösser alsdie nach unten gerichtete Schwerkraft.

(B) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist genau so gross wie die nach unten gerichtete Schwerkraft.

(C) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist geringer als die nach unten gerichtete Schwerkraft.

(D) Die nach oben gerichtete Kraft durch das Seil ist grösser als die Summe aus der nach unten gerichteten Schwerkraft und der nach unten gerichteten Kraft des Luftdrucks.

(E) Keine der obigen Antworten ist richtig. (Der Fahrstuhl bewegt sich nach oben, weil das Seil aufgewickelt wird, aber nicht deshalb, weil das Seil eine Kraft auf den Fahrstuhl ausübt).

12% der ETH-Studierenden lösen die Aufgabe

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TIMS/III Aufgabe: Die Beschleunigung eines sich geradlinig bewegenden

Objektes kann bestimmt werden aus

Der Steigung des Weg-Zeit-Graphen

Der Fläche unter dem Weg-Zeit-Graphen

Der Steigung des Geschwindigkeits-Zeit-Graphen

Der Fläche unter dem Geschwindigkeits-Zeit-Graphen

Prozent korrekte Lösung bei deutschen Abiturienten

Deutschland: 47%

Schweiz: 60%

International 67%

23/4/11

Warum können Maturanden die Aufgabe nicht lösen? Beschleunigung wurde als Definition in der Physik gelernt

und längst wieder vergessen

Der Graph wurde nicht als Denkinstrument verstanden, sondern als Darstellungsmöglichkeiten

Weg-Zeit-Graph ist bekannt, mit Bekanntem fährt man besser

Konzeptuelles Verständnis wie "Rate der Veränderung" wurde nicht erarbeitet

Intelligentes Wissen ist nach abstrakten Kriterien geordnet, die

den Wissenstransfer erleichtern.

Intelligentes Wissen ist nach abstrakten Kriterien geordnet, die

den Wissenstransfer erleichtern.

In allen drei Fällen wird mechanische Energie gespeichert.

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Was ist eine Maschine?

11.04.23 ETH Folienlayout 9

Unter einer Maschine versteht man in der Physik eine Vorrichtung, welche Ansatzpunkt, Richtung oder Größe einer Kraft verändern, um die vorhandene Kraft möglichst zweckmäßig zur Verrichtung von Arbeit einzusetzen.

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Wann ist der Gürtel eine Maschine?

MINT-Zentrum

Wie können Lehrpersonen und Lehr- und Lernforscher zusammen die Lernwirksamkeit von Unterricht verbessern?

Elemente zur kognitiven Aktivierung in den Unterricht einbauen

Unterrichtsentwürfe für Standardthemen (z.B. Mechanik, Algebra) und für neue Themen (mobile Energiequellen, Flussrevitalisierung)

Intensive Fortbildung von und mit Lehrpersonen

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Wie lässt sich der Erwerb intelligenten Wissens fördern?

(1) Die Vorstellungen der Lernenden kennen und nutzen

(2) Kognitiv aktivierende Phänomene als Einstieg verwenden

(3) Erfinden mit kontrastierenden Fällen

(4) Aufträge für Selbsterklärungen geben

(5) Holistische Konfrontation von Modellen

(6) Metakognitive Fragen stellen

Wie lässt sich der Erwerb intelligenten Wissens fördern?

(1) Die Vorstellungen der Lernenden kennen und nutzen

(2) Kognitiv aktivierende Phänomene als Einstieg verwenden

(3) Erfinden mit kontrastierenden Fällen

(4) Aufträge für Selbsterklärungen geben

(5) Holistische Konfrontation von Modellen

(6) Metakognitive Fragen stellen

Wie lässt sich der Erwerb intelligenten Wissens fördern?

(1) Die Vorstellungen der Lernenden kennen und nutzen

(2) Kognitiv aktivierende Phänomene als Einstieg verwenden

(3) Erfinden mit kontrastierenden Fällen

(4) Aufträge für Selbsterklärungen geben

(5) Holistische Konfrontation von Modellen

(6) Metakognitive Fragen stellen

Wie kommt es, dass ein großes, schweres

Schiff aus Stahl nicht untergeht, ein kleines

Stück Stahl aber schon?

   

Wie lässt sich der Erwerb intelligenten Wissens fördern?

(1) Die Vorstellungen der Lernenden kennen und nutzen

(2) Kognitiv aktivierende Phänomene als Einstieg verwenden

(3) Erfinden mit kontrastierenden Fällen

(4) Aufträge für Selbsterklärungen geben

(5) Holistische Konfrontation von Modellen

(6) Metakognitive Fragen stellen

Wie lässt sich der Erwerb intelligenten Wissens fördern?

(1) Die Vorstellungen der Lernenden kennen und nutzen

(2) Kognitiv aktivierende Phänomene als Einstieg verwenden

(3) Erfinden mit kontrastierenden Fällen

(4) Aufträge für Selbsterklärungen geben

(5) Holistische Konfrontation von Modellen

(6) Metakognitive Fragen stellen

Bei Selbsterklärungen handelt es sich um Erklärungen, die man für sich selber entwickelt, um sich einen Sachverhalt verständlich zu machen.

Selbsterklärungen sind für die Konstruktion von Wissen sowie für die Integration neuer Informationen in das bereits vorhandene Vorwissen von zentraler Bedeutung.

Wie erkläre ich den Unterschiedzwischen Kraft und Impuls?

Metakognitive Fragen

Anleitung zur Reflexion über die eigenen Lernprozesse:

1) Kontrolle der eigenen Lernfortschritte

2) selbständiges Aufdecken von Verstehensillusionen

3) gezielte Gestaltung der eigenen Wissensorganisation

11.04.23

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeithttp://www.educ.ethz.ch/mint