Stufenmodelle für den inklusiven Physikunterricht

Einreichfassung vom 11.11.2024
Eingereicht von Dr. Jochen Scheid (scheid.j@rptu.de)

Inhaltsverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis
Einleitung zu den Stufenmodellen Physik
ReMi Fachwissen Stufenmodelle
3.1 ReMi-Stufenmodell Teilbereich Fachwissen Physik: Mechanik
3.2 ReMi-Stufenmodell Teilbereich Fachwissen Physik: Elektrizität
Führerscheine für Kinder und Jugendliche
Exemplarischer Entwurf für das Lernen am gemeinsamen Gegenstand
Entwürfe für die Arbeit an Themen und Interessen der Kinder und Jugendlichen
Kommentierter Überblick über weitere Stufenmodelle in Physikdidaktik
Literaturverzeichnis

Hinweis: Dieses Dokument gehört zum gemeinsamen Dokument der NaWi-Fächer. Die entwickelten fachspezifischen Stufenmodelle für den inklusiven Physikunterricht basieren auf den Überlegungen und Ausarbeitungen, die im allgemeinen Teil Naturwissenschaften vom ReMi-NaWi-Team zusammengetragen wurden.

1. Abkürzungsverzeichnis

b = basaler Zugang
e = elementarer Zugang
elektr. Strom = elektrischer Strom
ILZ = Inklusive Lernzugänge (beschreibt Stufen)
p = primärer Zugang
ReMi = Reckahner Modelle zur inklusiven Unterrichtsplanung
LuL = Lehrerinnen und Lehrer
s = sekundarer Zugang
SuS = Schülerinnen und Schüler

2. Einleitung zu den Stufenmodellen Physik

Hintergrund

Im inklusiven Unterricht wird die Verschiedenheit der Entwicklung von kognitiven und sozial-emotionalen Fähigkeiten bei Menschen beachtet (vgl. Pitsch, 2005). Bei der Umsetzung der Prinzipien von Inklusion wie Individualisierung, Differenzierung und Handlungsorientierung (Musenberg und Riegert, 2013) können Lehrende und Lernende unterstützt werden.

Das Fach Physik ist eine Naturwissenschaft, in der Vorgänge der Natur mit ihren Wechselwirkungen untersucht werden. Die wichtigsten Teilgebiete der Physik sind: Mechanik, Thermodynamik, Elektrodynamik, Optik, Kosmologie, Atomphysik, Festkörperphysik und Quantenphysik. Die letzten vier Teilgebiete erfordern viele Grundlagen, daher wurden sie hier nicht für die Stufenmodelle ausgewählt. Mechanik und Thermodynamik sowie Elektrodynamik und Optik sind grundlegend und stehen jeweils in recht engem Zusammenhang. Je eine Komponente aus diesen beiden Paaren wurde daher exemplarisch für die Stufenmodelle ausgewählt.

In der Physik haben Experimente eine bedeutsame und lange Tradition, da mit Ihnen die Fachwissenschaftler wichtige Erkenntnisse über die Natur gewonnen haben und dies auch noch tun. In der Schule können physikalische Phänomene erkundet und Erkenntnisse der Naturwissenschaft Physik vermittelt und nachvollzogen werden, z. B. als Frage an die Natur oder als Bestätigung von bereits gelernten und bekannten Gesetzen. Beim Experimentieren bieten manuelle Tätigkeiten und sinnliche Erfahrungen direkte Zugänge zum Erzeugen, Beobachten und Beschreiben von physikalischen Phänomenen. Lehrkräfte können Experimentiermaterialien unterschiedlicher Komplexität anbieten und Kinder und Jugendliche können auch selbst wählen, welche Experimente sie realisieren wollen (je nach Lernstand, nach Hermanns et al., 2018). Das Verständnis für die mit den Experimenten verbundenen Konzepte hängt auch von den kognitiven Kompetenzen der Lernenden ab (Scheid, 2013, Scheid et al., 2018, 2019). Lernende mit heterogenen kognitiven Voraussetzungen profitieren individuell verschieden vom Experimentieren. Auch wenn sie sich zum Beispiel im Bereich elementarer Zugänge bewegen, können sie nützliche Erfahrungen über das physikalische Verhalten, z. B. von aufeinanderprallenden Kugeln sammeln. Aus der physikalischen Realität werden nur Teile betrachtet, zu denen möglichst einfache Modelle behandelt werden. Die naturwissenschaftliche Modellbildung spielt in allen NAWI-Fächern eine Rolle. Sie wird im gemeinsamen NaWi-Text beschrieben, welcher einen Abschnitt zu „Modellbildung“ enthält. Modelle enthalten weniger Fakten als die Realität, welche sie abbilden. Dies ermöglicht das Arbeiten oftmals erst, da die Realität zu kompliziert ist, um sie als Ganzes zu beachten. Der Preis für diese Vereinfachung ist jedoch, dass Modelle nicht auf jede reale Situation passen, sondern nur in bestimmten Fällen. Dies wird als „Modellgrenze“ bezeichnet, deren Beachtung sehr wichtig ist.

In der Physik und so auch im Physikunterricht spielt die Arbeit mit Repräsentationen eine Rolle. Repräsentationen sind Abbildungen der Wirklichkeit, die in verschiedenen Formen auftreten können. Sie können symbolisch als Text oder mathematische Gleichung oder bildlich als realistische Abbildung (Foto, realistische Zeichnung) bzw. abstrakte Abbildung (z. B. Diagramm) verwendet werden. Bei der Arbeit mit Repräsentationen werden oft mehrere Repräsentationsformen miteinander verbunden: oft Text und Bild (vgl. Schnotz, 2005). Jede Repräsentation hat ihre spezifischen Vorteile. Allerdings müssen die Lernenden auch stets bestimmte Voraussetzungen erfüllen, um mit Repräsentationen arbeiten zu können. Zum Beispiel ist es wichtig, dass die Lernenden wissen, was die verwendeten Symbole in einer Repräsentation bedeuten oder wie man ein Diagramm zeichnet und deutet. Die Kompetenz, mit Repräsentationen gewinnbringend umgehen zu können, muss bei den Lernenden durch Übung entwickelt werden. Im grundlegenden Fall nutzt man bereits vorhandene Repräsentationskompetenz, in dem die Lernenden sich aus einem Angebot verschiedener Repräsentationen eine aussuchen, mit denen sie arbeiten können.

Da die Lernenden in inklusiven Gruppen in unterschiedlicher Ausprägung über die Voraussetzungen mit einer bestimmten Repräsentationsform zu arbeiten, verfügen, sollten nach dem Prinzip des Universal Design of Learning/Instruction (Burgstahler, 2018) Repräsentationen in unterschiedlicher Komplexität zur individuellen Auswahl angeboten werden, um allen Lernenden einen Zugang zu ermöglichen. Während Kinder mit elementaren und primaren Zugängen mit unterschiedlich komplexen Laborgeräten experimentieren können, wird das Lernen anhand von quantitativen Daten und Mathematisierungen vor allem im sekundaren Zugang zum Thema (Sach und Heinicke, 2019). Für weitere Theorien zur physikalischen Bildung wird auf die Veröffentlichungen des Netzwerks inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht verwiesen (NinU, o. J.). Eine empirisch geprüfte Strategie zur Entwicklung von Repräsentationskompetenz für tieferes Verständnis von naturwissenschaftlichen Inhalten für den sekundaren Zugang findet sich bei Scheid et al. (2019).

Stufenmodelle Physik

Die später in diesem Text dargestellten Stufenmodelle sollen im Bereich des differenzierten Unterrichtens von Physik hilfreich sein, welches auch Inklusion beinhalten kann: Es werden konkrete Hinweise gegeben, wie im Bereich der Physik mit Diversität in den Lernvoraussetzungen durch Differenzierung der Lerninhalte hinsichtlich basaler, elementarer, primarer und sekundarer Zugänge umgegangen werden kann. Damit sollen Lehrpersonen in der Praxis insbesondere bei der Leistungsdifferenzierung unterstützt werden.

In Lehrplänen der Länder werden zwar nützliche Differenzierungshinweise gegeben, aber in zu geringem Umfang. Wenn Minimalstandards angegeben werden, müssen sie für inklusive Lerngruppen weiter ausdifferenziert werden, um für die Arbeit mit allen Kindern zu genügen (vgl. Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur, 2014, S. 209 f.). Dies gilt vor allem für besonders heterogene Lerngruppen und in Bezug zu den elementaren und basalen Zugängen.

Es wird auch erwähnt, dass Vereinbarungen zur gestuften Kompetenzentwicklung in den Fachschaften getroffen werden sollen (Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur, 2014, S. 9 und S. 12). Um für die Fachkonferenzen vorzuarbeiten und den Lehrenden im Alltag zur Seite zu stehen, zeigen die Stufenmodelle Physik Differenzierungsmöglichkeiten für essenzielle Kompetenzen auf.

Die Stufenmodelle im nächsten Kapitel zu den Teilbereichen Mechanik und Elektrizität bieten drei Spalten, in denen jede Stufe in Erwachsenensprache und in Kindersprache formuliert wird. Den einzelnen Stufen werden pädagogische Angebote zugeordnet, die dem Erreichen der nächsten Stufe dienen. Das Stufenmodell dient dazu, festzustellen, was ein Kind schon kann und welches pädagogische Angebot es jetzt braucht, um weiter zu lernen. Es ist als Hilfe für Fachlehrer und fachfremde Lehrer gedacht und auch die Kinder selbst können ihre erreichte Kompetenz durch das Lesen des Teils in Kindersprache selbst einordnen. Stufenmodelle können wegen des großen Umfangs an fachlichen Inhalten im Lehrplan hier exemplarisch für einzelne Themengebiete erstellt werden und haben keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

Das lineare Lernmodell „ReMi-Physik“ orientiert sich hauptsächlich an der Kompetenzdimension „mit Fachwissen umgehen“. Diese Kompetenzen sind in der linken Spalte der fachlichen Modelle Mechanik und Elektrizität genannt.

Die Teilbereiche Kommunizieren und Bewerten werden in den beiden fachlichen Stufenmodellen Physik Mechanik und Elektrizität und auf der gemeinsamen NaWi-Unterseite mit Chemie und Biologie z. T. mitbehandelt.

Unter Kommunizieren versteht man, adressatengerecht Informationen sach- und fachbezogen auszutauschen (z. B. Experimentalergebnisse). Auch beispielsweise eine angemessenen Sprech- und Schreibfähigkeit in Alltags- und Fachsprache, und das Verstehen von Fachtexten, Abbildungen und Diagrammen zählt hierzu (vgl. KMK 2004). „Bewerten“ bezieht sich nach KMK (2004) auf physikalisch-technische und gesellschaftliche Entscheidungen verschiedener Kontexte und schließt das Erkennen dieser ein. Hierbei sollen naturwissenschaftliche Denkmethoden und Erkenntnisse zur Erläuterung und zum Verständnis herangezogen werden (vgl. ebenda, S. 10). Unter Erkenntnisgewinnung fällt das Einüben von wissenschaftlichen Denkweisen wie dem Stellen von Fragen, Gewinnung von Hypothesen, Durchführung von Experimenten und Sammeln und Auswertung von Daten (Labudde & Metzger, 2019).

Die Stufenmodelle ReMi Physik sollen exemplarisch einen Beitrag zur Realisierung von inklusivem Unterricht leisten. Dies gilt vor allem für das individuelle Lernen in Freiarbeit und Lernbüroarbeit. Sie bieten, wie im allgemeinen einführenden Text des ReMi Projekts beschrieben, eine Diagnostik- und eine Differenzierungshilfe. Für das das Arbeiten am gemeinsamen Gegenstand gibt es in diesem Text einen ergänzenden Abschnitt „Exemplarische Anleitung für das Lernen am gemeinsamen Gegenstand“. Ebenso enthält der Text eine Ergänzung „Exemplarische Anleitung für die Arbeit an frei wählbaren Themen der Kinder/Jugendlichen“.

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3. ReMi Fachwissen Stufenmodelle

Zu zwei der essenziellen Themen der physikalischen Bildung werden im Folgenden exemplarische Stufenmodelle entwickelt: zu Mechanik und zu Elektrik.

3.1 ReMi-Stufenmodell Teilbereich Fachwissen Physik: Mechanik

Die ILZ-Stufen (Stufen der Inklusiven Lernzugänge) des folgenden Modells sind im allgemeinen Teil der Remi Stufenmodelle detailliert erklärt (siehe NaWi_2024_final.docx).

Folgende ILZ-Stufen gibt es:

basal-perzeptiv
unkonkret-gegenständlich
konkret-gegenständlich
anschaulich
grob überblickend
abstrakt/komplex/exakt
6a einzelne Fakten verstehen und wiedergeben
6b Prozesse verstehen und wiedergeben
6c Zusammenhänge erkennen und erklären
6d eigene Konzepte entwickeln
6e entwickelte Konzepte und Modellvorstellungen kritisch hinterfragen und auf neue Sachverhalte anwenden —> Selbstständiges Lösen von Problemen
6f unbekannte Sachverhalte argumentativ bewerten, Handlungsempfehlungen ableiten und umsetzen

Ab Stufe 3 enthalten die folgenden Tabellen die ILZ-Stufen die Markierungen „(I)“ und „(II)“. Diese dienen dem leichteren Wiederfinden von zusammengehörigen Themenkomplexen über die Stufen hinweg. „(II)” setzt ab Stufe 3 ein, da eine Basis dafür gelegt werden muss.

(I): Themenkomplex I
(II): Themenkomplex II

Die Basiskonzepte Wechselwirkung (wenn Körper aufeinander einwirken, kann eine Verformung oder eine Änderung der Bewegungszustände der Körper auftreten), System (stabile Zustände sind Systeme im Gleichgewicht, Kräftegleichgewicht) und Energie (die Gesamtheit der Energien

bleibt konstant) fließen hier ein (KMK, 2004). Materie fließt in anderen Stufenmodellen ein (Elektrizität, siehe auch ReMi-Stufenmodelle Fachwissen Chemie).

Zum Erreichen des Hauptschulabschlusses / Berufsreife müssen die Kompetenzen der Stufen 1–6d erreicht sein, bei Stufen 6e und 6f können folgende Abstriche gemacht werden: Hier ist der Themenkomplex (II) nicht für Hauptschulabschluss / Berufsreife vorgesehen. Höhere Abschlüsse unterscheiden sich davon durch tiefere und detailliertere Bearbeitungen der Themen, mehr Transfer und höhere Mathematisierung.

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Stufenmodelle für den inklusiven Physikunterricht

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Ergänzung zur Tabelle „Fachunspezifische basale Zugänge des Lernens“ (word)

Tabelle Stufenmodell Physik Teilbereich Mechanik


3.1. REMI-Stufenmodell Teilbereich Fachwissen Physik: Mechanik
b	e	p	s	ILZ	Stufe in Erwachsenensprache	Stufe in Kindersprache	Lernbausteine zur Sstabilisierung und Weiterentwicklung
				1	(I) SuS lassen mechanische Phänomene auf sich wirken. Beispiel:	(I) Ich kann betrachten, wie ein Ball angeschoben wird und rollt und wie Knete eingedrückt wird und so bleibt.	(I) Man kann den SuS Bälle und Knete austeilen, damit sie Primärerfahrungen machen. SuS bekommen vorgeführt, wie ein Gummiball angeschoben wird, so dass er rollt. Sie bekommen vorgeführt, wie Knetmasse gedrückt wird, und verformt bleibt.
				2	(I) SuS setzen sich unangeleitet, teilweise bewusst und spielerisch mit mechanischen Phänomenen und Versuchen auseinander. Beispiel: SuS interagieren spielerisch mit einem Ball und Knete. Beispiel: SuS rollen den Ball oder lassen den Ball fallen und vom Boden hochspringen. Sie lassen die Knete fallen und schauen, was passiert.	(I) Ich kann einen Ball rollen, auf den Boden werfen und schaue, was passiert. Ich kann spielerisch Knete eindrücken oder die Knete auf den Tisch fallen lassen und schauen was passiert. Ich kann mechanische Dinge und Geräte betrachten und spielerisch bedienen.	(I) SuS greifen und tasten mechanische Aufbauten (zum Schutz ungefährliche verwenden): z. B. Bälle und Knetkugeln austeilen, die gerollt und verformt werden können. Verdeutlichen, dass sich der Ball und die Knete nach dem Aufprallen auf eine Unterlage anders verhalten.
				3	(I) SuS setzen sich bewusst und zweckgebunden mit mechanischen. Phänomenen und Aufbauten auseinander. Bsp.: SuS drücken unterschiedlich harte Knete zusammen. SuS rollen Bälle mit verschiedenen Geschwindigkeiten. SuS rollen Bälle in verschiedenen Winkeln mittelschnell gegen eine Wand	(I) Ich kann unterschiedlich harte Knete zusammendrücken und spüren, wie es sich anfühlt. Ich kann Bälle verschieden schnell rollen. Ich kann Bälle schräg gegen eine Wand rollen und beobachten, was passiert.	(I) Beispiel: Winkel variieren, in dem der Ball gegen eine Wand gerollt wird. Besonderheit bei 90 Grad thematisieren. (U-Hinweise: S. 36 https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Elementar-Handreichung.pdf S. 40, 49, 110, https://www.telekom-stif-tung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Primar-Handreichung.pdf)
					(II) SuS setzen sich bewusst und zweckgebunden mit mechanischen Phänomenen und Aufbauten auseinander. Bsp.: Schiefe Ebene mit Spielzeugautos	(II) Ich kann Spielzeugautos ein schräges Brett herunterrollen lassen. Dabei beobachte ich wie sie sich bewegen.	(II) Schiefe Ebene mit Spielzeugautos mitbringen und den Lernenden vorführen und sie nachmachen lassen. Der Winkel des Brettes soll nach einiger Zeit geändert werden. (https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-kraftarten/grundwissen/wirkungen-von-kraeften)
				4	(I) SuS entwickeln ein erstes Verständnis für Mechanik. Sie erleben Kraftwirkungen und Geschwindigkeiten.	(I) Ich weiß, was Tempo und Richtungen sind. Ich kann kleine und große Kräfte unterscheiden.	(I) Beispiele: Fest gegen eine schwere Kiste drücken: Sie verschiebt sich durch große Kraftanwendung. Leicht gegen eine leichte Kiste drücken: Sie verschiebt sich mit geringer Kraftanwendung. Kraftmesser verwenden. Geschwindigkeiten: zu Fuß gehen und mit dem Tretroller fahren
					SuS unterscheiden verschieden große Kräfte und verschiedene Geschwindigkeiten	Ich kann einfache Experimente nachmachen und verstehen, was man mit ihnen macht und was dann passiert.	einzelne Bauteile und Aufbauten mit Ihren Durchführungen besprechen. Thematisierung von Gemeinsamkeiten und Unterschieden
					SuS setzen sich gezielt mit einfachen Experimenten auseinander. Die Fachbegriffe werden jedoch nicht gebraucht. Beispiel: SuS rollen einen Ball gegen einen anderen Ball gleicher Masse und beobachten, was geschieht.	Ich kann einen Ball auf einen weiteren Ball rollen und schaue, was passiert.	z. B. Billard spielen gehen unter Aufsicht. (S. 110 U-Beispiel: https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Primar-Handreichung.pdf)
					(II) SuS entwickeln ein erstes Verständnis von mechanischen Größen (die über die genannten in (I) hinausgehen), ohne dass Erklärungen gemacht werden: z. B. verschiedene Geschwindigkeiten, verschiedene Beschleunigungen.	(II) Ich kann langsame und schnelle Bewegungen unterscheiden. Man kann auch langsam losgehen und schneller werden. Oder ganz schnell loslaufen	(II) Sportsituationen zeigen: 3000 m Lauf und Sprint. Start von 3000 m Lauf und Start von Sprint. (https://www.leifiphysik.de/mechanik/gleichfoermige-bewegung/grundwissen/gleichfoermige-bewegung)
				5	(I) SuS entwickeln ein erstes Verständnis für Mechanik, das auch schon einfache Zusammenhänge beinhaltet und formulieren es in eigenen Worten. Hierzu gehört u. a. die Geschwindigkeit.	(I) Ich kann meine Ideen zu Mechanik äußern und sage mit eigenen Worten, was ich über Mechanik weiß: z. B. über die Geschwindigkeit.	(I) Mit einem ferngesteuerten Auto verschiedene Geschwindigkeiten vorführen: einmal eine Strecke von 3m mit langsamer Geschwindigkeit fahren. Ein zweites Mal mit hoher Geschwindigkeit fahren.
					Die SuS haben eine Vorstel-lung von unserem Sonnensys-tem.	Ich kann sagen, dass die Erde und die anderen Planeten um die Sonne kreisen, und dass es Monde gibt.
					SuS können in eigenen Worten erklären, wie „mechanische Kraft“ definiert ist: Als Ursache von Bewegungsänderungen und Verformungen. Die SuS wissen auch, dass Kräfte gerichtet sind.	Ich kann mit eigenen Worten erklären, woran man Kräfte erkennen kann: An Bewegungsänderungen und Verformungen von Körpern. Ich weiß, dass Kräfte eine Richtung haben.	An Verformung von Knetmasse erinnern und an das Anschubsen von Bällen.
					SuS kennen Reibung	Ich kann beschreiben, was Reibung ist.	(Reibung S. 117, https://www.telekom-stif-tung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Primar-Handreichung.pdf)
					SuS beschreiben Aufbau und Bestandteile einfacher mechanischer Aufbauten mit eigenen Worten. Sie wissen grob, welche Aufgabe sie haben.	Ich kann mit eigenen Worten sagen, welche Bauteile es bei einfachen mechanischen Experimenten gibt. Ich kann mit eigenen Worten sagen, wozu die Bauteile von mechanischen Experimenten benutzt werden.	Einfache Anwendungsbeispiele für mechanische Experimente mit Waage oder Kraftmesser nennen und Bilder / Videos zeigen bzw. die Anwendungen mitbringen oder nachbauen.
					SuS sehen Arbeit als abhängig von Kraft entlang eines Weges	Ich kann mit eigenen Worten sagen, was physikalische Arbeit ist.	Etwas Leichtes 1m weit verschieben lassen, etwas doppelt so Schweres die halbe Strecke verschieben lassen: gleiche Arbeit (Arbeitsblatt S. 155 https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Primar-Arbeitsblaetter_0.pdf)
					SuS wissen, dass Energie gebraucht wird, um Arbeit zu verrichten. SuS beschreiben Maschinen in verschiedenen Kontexten bzgl. des Energieflusses in eigenen Worten.	Ich kann sagen, dass man Energie braucht, wenn eine Maschine arbeiten soll. Ich kann mit meinen eigenen Worten beschreiben, dass mechanische Maschinen Energie übertragen. Ich kann den Energiefluss z. B. bei einem Fahrradantrieb mit eigenen Worten beschreiben.	Bildlich oder mit einer Animation die Vorstellung veranschaulichen.
					SuS wissen, dass eine hohe Leistung eine bestimmte Arbeit in einer kurzen Zeit verrichtet werden muss.	Ich weiß, dass eine für hohe Leistungen eine bestimmte Arbeit schnell erledigt werden muss.	Bildlich oder mit einer Animation die Vorstellung veranschaulichen.
					(II) SuS können beschleunigte Bewegungen beschreiben	(II) Wenn ich eine Kugel fallenlasse, beobachte ich wie sich die Geschwindigkeit verändert.	(II) Beispiele von beschleunigten Bewegungen zeigen
				6a	(I) SuS verstehen und beschreiben Begriffe und Fakten aus der Mechanik exakt. Dazu gehört u. a. die Geschwindigkeit als zurückgelegter Weg in einer bestimmten Zeit.	(I) Ich kann mechanische Begriffe und Tatsachen genau benennen. Beispiele: Geschwindigkeit als zurückgelegter Weg in einer bestimmten Zeit.	(I) Anwendungsbeispiele für die mechanischen Bauteile nennen und Bilder / Videos zeigen, in verschiedenen Quellen recherchieren lassen bzw. die Anwendungen mitbringen oder nachbauen. https://www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-fortbewegung/grundwissen/haft-gleit-und-rollreibung
					SuS wissen, dass die Erde und andere Planeten unseres Sonnensystems um die Sonne kreisen und dabei je eine Geschwindigkeit haben.	Ich kann sagen, dass die Erde und andere Planeten um die Sonne kreisen. Sie haben eine Geschwindigkeit.	(I) Anwendungsbeispiele für die mechanischen Bauteile nennen und Bilder / Videos zeigen, in verschiedenen Quellen recherchieren lassen bzw. die Anwendungen mitbringen oder nachbauen. https://www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-fortbewegung/grundwissen/haft-gleit-und-rollreibung Teilbild des Sonnensystems (Abstände sind aber viel zu gering): https://www.geo.de/geolino/forschung-und-technik/4917-rtkl-weltraum-unser-sonnensystem ODER auch https://www.planet-schule.de/mm/die-erde/Barrierefrei/pages/Was_ist_unser_Sonnensystem_und_wie_ist_es_entstanden.html Hinweis: dass die Geschwindigkeiten vom Abstand zur Sonne abhängen, braucht hier noch nicht so genau erwähnt zu werden. Materialbeispiel: https://astrokramkiste.de/planeten-geschwindigkeit Einen vertiefenden Unterrichtshinweis finden Sie hier: https://www.lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/imp/gym/bp2016/fb1/9_p2_euw/1_hintergrund/2_verlauf/1_sonne/
					SuS können z. B. in Fachsprache erklären, wie „mechanische Kraft“ definiert ist: Als Ursache von Bewegungsänderungen und Verformungen	Ich kann in Fachsprache erklären, woran man Kräfte erkennen kann.	(Begriffe siehe S. 36, 39, https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Sekundar-Handreichung.pdf)
					SuS wissen, dass Kräfte gerichtet sind und kennen die Reibung	Ich kann beschreiben, dass Kräfte eine Richtung haben und was Reibung ist.	(Begriffe siehe S. 36, 39, https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Sekundar-Handreichung.pdf)
					SuS wissen, dass Körper aufgrund ihrer Masse anziehende Kräfte ausüben: Erdanziehungskraft.	Ich kann in Fachsprache sagen, dass Körper wegen ihrer Masse Anziehungskräfte aufeinander ausüben: Beispiel Erdanziehungskraft	<p>Animation zur Abhängigkeit der Kräfte „Abb. 2“ auf folgender Website nutzen: <a href="https://www.leifiphysik.de/mechanik/gravitationsgesetz-und-feld/grundwissen/gravitationsgesetz-von-newton">https://www.leifiphysik.de/mechanik/gravitationsgesetz-und-feld/grundwissen/gravitationsgesetz-von-newton</a></p>
					SuS beschreiben Aufbau und Bestandteile einfacher mechanischer Bauteile in exakter Sprache. Sie wissen exakt, welche Aufgabe sie jeweils haben.	Ich kann Aufbau und Bestandteile einfacher mechanischer Bauteile genau beschreiben und wozu sie gebraucht werden. Beispiel: Aufbau und Einsatz von Kraftmessern
					SuS geben wieder, dass die Trägheit eines Körpers dazu führt, dass er ohne weitere Krafteinwirkung in seinem Bewegungszustand bleibt.	Ich weiß, dass Körper ihren Bewegungszustand beibehalten, solange keine Kraft auf sie wirkt.	Experimente mit Kugeln auf glattem Untergrund. PUK bei Eishockey, Zeigen des Spiels „Air-Hockey“: Hier ist die Reibung durch von unten ausströmende Luft enorm verringert: die Bewegung des PUKS wird nicht praktisch verändert, solange keine Kraft durch Berührung an der Bande oder mit einem Schläger auf ihn wirkt. https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-bewegungsaenderung/versuche/rollende-kugeln
					SuS können wiedergeben, dass die Masse m eine gemeinsame Größe für Schwere und Trägheit eines Körpers ist. Sie unterscheiden Masse und Gewichtskraft.	Ich weiß, dass „Masse“ sowohl Schwere eines Körpers als auch seine Trägheit beschreibt. Ich weiß, dass Masse und Gewichtskraft etwas Unterschiedliches sind.	Experiment: Balkenwaage zur Massebestimmung, Feder-Kraftmesser zur Kraftmessung: Kraft in verschiedenen Richtungen messen lassen. https://www.me-vermitteln.de/unterrichtsmaterialien/experiminte/federwaage (S. 38, https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Sekundar-Handreichung.pdf, https://www.leifiphysik.de/mechanik/kraft-und-masse-ortsfaktor/grundwissen/gewichtskraft
					SuS sehen die mechanische Leistung als Maß für die in einer bestimmten Zeit übertragene mechanische Energie.	Ich kann erklären, was mechanische Leistung und Energie ist.	kinetische Energie: https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieformen Leistung: https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/leistung Tipp: „Experimentierführerschein“ durchführen, oder vereinfacht „Experimentierführerschein für vorgegebene Experimente“ (siehe NaWi-Modell zur Erkenntnisgewinnung). Experiment über Hubarbeit in verschie-denen Geschwindigkeiten: Man trägt eine mittelschwere Tasche 3 Stockwer-ke hoch: einmal flott, dann mit 10 min Pause gemütlich. Dabei muss man sein eigenes Körpergewicht mit einbeziehen (es wird ja auch die Treppe hochbewegt).
					(II) SuS können eine beschleunigte Bewegung beschreiben. (F1, F2, F3, F4; K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	(II) Ich kann beschreiben, was man unter einer beschleunigten Bewegung versteht.	(II) beschleunigte Bewegungen vorführen oder Videos davon zeigen.
				6b	(I) SuS verstehen Prozesse in einzelnen mechanischen Bauteilen von mechanischen Aufbauten oder Geräten und geben sie wieder.	(I) Ich kann genau beschreiben, was in den Bauteilen von mechanischen Aufbauten oder Geräten geschieht.	(I) Bildlich oder mit einer Animation die Vorstellung veranschaulichen.
					SuS können den Prozess einer gleichförmigen Bewegung beschreiben und nutzen Tabellen und Diagramme	Ich kann beschreiben, wie eine gleichförmige Bewegung abläuft: Ich kann Tabellen und Diagramme nutzen.	Gleichförmige Bewegung zeigen und Punkte in ein Diagramm einzeichnen lassen.
					(II) SuS können den Prozess einer gleichförmig beschleunigten Bewegung beschreiben und nutzen Tabellen, Zeit-Strecken-Diagramme und Zeit-Geschwindigkeits-Diagramme.	(II) Ich kann beschreiben, wie eine gleichförmig beschleunigte Bewegung abläuft: Ich kann Tabellen, Zeit-Strecken-Diagramme und Zeit-Geschwindigkeits-Diagramme dazu nutzen.	(II) Bildlich oder mit einer Animation die Vorstellung veranschaulichen. An schiefer Ebene vorführen: Spielzeugauto herunterrollen lassen (keine Kugel oder Walze: hier käme für quantitative Betrachtungen die Rotationsträgheit hinzu, die in der Sekundarstufe I nicht gemacht wird). Mehrere Tabellen oder Diagramme von gleichförmig beschleunigten Bewegungen unterschiedlicher Beschleunigungen bereithalten. (Tabellen siehe hier: https://www.leifiphysik.de/mechanik/beschleunigte-bewegung/grundwissen/mittlere-beschleunigung
				6c	(I) SuS erkennen und erklären mechanische Zusammenhänge	I) Ich kann Zusammenhänge in verschiedenen mechanischen Aufbauten erkennen und erklären. Ich kann sagen, wo sie im Alltag vorkommen und warum sie da vorkommen.	(I) Anwendungen von mechanischen Aufbauten zeigen Goldene Regel der Mechanik: S. 117–140, https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Sekundar-Handreichung.pdf (auch in ILZ Stufe 5 möglich: S. 40 f. https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Elementar-Handreichung.pdf S. 44 f. https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Primar-Handreichung.pdf)
					SuS wissen, dass weiter von der Sonne entfernte Planeten eine geringere Geschwindigkeit haben als sonnennahe Planeten.	Ich kann erklären: Ist ein Planet weiter von der Sonne weg, dann hat er eine langsamere Geschwindigkeit. Es dauert dann länger, bis er sich ganz um die Sonne herumbewegt hat.	Animation zur Planetengeschwindigkeit: http://kuffner-sternwarte.at/astronomie/sonnensystem-simulator/index.php
					SuS wissen, dass sich Planeten nicht genau auf einer Kreisbahn um die Sonne bewegen, sondern in einer verformten Kreisbahn: z. B. einer Ellipse	Ich weiß, dass sich ein Planet nicht genau auf einem Kreis um die Sonne bewegt, sondern auf einer „verformten Kreisbahn“, z. B. einer Ellipse.	Animation zur Planetengeschwindigkeit (s. o.): Einstellung „Sonnensystem mit Zwergplaneten.“ Am äußersten Zwergplanet sieht man es sehr deutlich. Tipp: Die Animationsgeschwindigkeit ganz nach rechts einstellen, wenn die äußeren Planeten betrachtet werden (Vergleich: eine Umkreisung der Erde um die Sonne entspricht einem Jahr)
					SuS messen und vergleichen mechanische Größen wie Kraft, Gewichtskraft und Masse.	Ich kann die mechanischen Größen wie z.B. Kraft oder Druck etc. messen und Werte aus verschiedenen Experimenten miteinander vergleichen.	Experimente zu den mechanischen Größen
					SuS sehen den Impuls als Produkt von Masse und Geschwindigkeit	Ich kann beschreiben, welche Größen den Impuls bestim-men	Stoßexperimente machen: Große Masse mit kleiner Geschwindigkeit trifft auf eine Kugel, große Masse mit niedriger Geschwindigkeit, kleine Masse mit hoher Geschwindigkeit, kleine Masse mit niedriger Geschwindigkeit.
					SuS sehen den Druck als Verhältnis von Kraft pro Fläche.	Ich kann beschreiben, was mit Druck gemeint ist.	Tipp zur Vertiefung: „Forschungsführerschein“ machen lassen und Forschungen die SuS selbst planen lassen. Druckexperimente machen: Eine bestimmte Kraft einmal auf eine Fläche auf der eigenen Haut von 1cm² einwirken lassen, dann die gleiche Kraft auf einer Fläche von 1mm²
					SuS kennen den Zusammenhang von Kraft in Bewegungsrichtung, Weg und Leistung	Ich kann beschreiben, welchen Einfluss Kraft und Weg auf die Leistung hat.	Experiment: Eine Sprossenwand wird langsam 2m hochgeklettert. Nach einer Pause wird sie deutlich schneller 2m weit hochgeklettert (Achtung dicke Matte unterlegen, falls jemand stürzt, Fächerübergreifend mit Sport. Hinweis geben, dass nur Tätigkeiten geeignet sind, bei denen die Kraftrichtung genau mit der Bewegungsrichtung übereinstimmt. Ansonsten wird die Erklärung zu kompliziert).
					SuS erkennen, dass ruhende Körper im Kräftegleichgewicht sind. Sie beschreiben, dass stabile Zustände Systeme im Gleichgewicht sind.	Ich erkenne, dass bei ruhenden Körpern Kräfte im Gleichgewicht sind. Ich kann beschreiben, dass stabile Zustände Systeme im Gleichgewicht sind	Experimente: Wippe / Hebel mit gleichen Massestücken auf beiden Seiten. https://www.me-vermitteln.de/unterrichtsmaterialien/experiminte/zweiarmiger-hebel
					Energieerhaltungssatz „Die Gesamtheit der Energien in einem System bleibt konstant.“ (F1, F2, F3, F4, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	Ich kann den Energieerhaltungssatz nennen und erklären.	https://www.leifiphysik.de/mechanik/energieerhaltung-und-umwandlung/grundwissen/energie-und-energieerhaltungssatz
					(II) SuS können Zusammenhänge von Geschwindigkeiten und Zeit zum Abbremsen bis zum Stillstand erkennen (beschleunigte Bewegung)	(II) Ich kann Zusammenhänge von Geschwindigkeiten und Zeit zum Abbremsen bis zum Stillstand erkennen (beschleunigte Bewegung)	(II) Mehrere Diagramme von beschleunigten Bewegungen unterschiedlicher Beschleunigungen bereithalten.
					SuS beschreiben und berechnen die Umwandlung von potentieller Energie in kinetische Energie und umgekehrt.	Ich kann die Umwandlung von potentieller Energie in kinetische Energie berechnen und umgekehrt.	Experiment: Ein Ball bekannter Masse wird fallengelassen. Mit einer Lichtschranke wird die Geschwindigkeit kurz vor Auftreffen auf dem Boden gemessen. Die potentielle Energie wird errechnet und die kinetische Energie aus dem Messwert. Zum Vergleich wird die kinetische Energie des Balls kurz vor Auftreffen auf den Boden berechnet. Energieflussdiagramme: https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieumwandlung
					SuS beschreiben, wie die physikalische Arbeit und Leistung von der Kraftrich-tung abhängt.	Ich kann beschreiben, wie die Kraftrichtung mit der geleisteten physikalischen Arbeit und der physikalischen Leistung zusammenhängt.	Unterrichtidee: Ein Holzklotz / Schrank soll in eine vorgegebene Richtung geschoben werden. Nur wenn die Kraftrichtung in die Richtung der gewünschten Bewegung zeigt, wird physikalische Arbeit bezüglich dieser Richtung verrichtet.
					SuS erkennen, dass die Leistung angibt, wieviel Energie pro Zeit übertragen wird.	Ich erkenne: Leistung bedeu-tet Energie, welche in einer bestimmten Zeit fließt.	Wenn viel Wasser in kurzer Zeit auf ein Wasserrad einer Wassermühle fließt, ist das Mehl schnell gemahlen. Es fließt viel Energie pro Zeitabschnitt, damit ist die Leistung auch hoch.
					SuS ermitteln die Leistung mit Alltagsbezug.	Ich kann im Alltag Leistungen ermitteln	Man kann die Höhe eines Aufzugs anhand der Anzahl der Stockwerke eines Gebäudes berechnen und dann die Zeit stoppen, die der Aufzug benötigt, um ohne Unterbrechung diesen Höhenunterschied zu bewältigen.
				6d	(I) SuS konzeptualisieren Informationen und entwickeln Modelle zur Mechanik. Dies soll mit „je … desto“-Sätzen geschehen und ggf. zusätzlich mathematisch mit Formeln.	(I) Ich kann Denkmodelle über Mechanik entwickeln und dabei „je … desto Sätze“ verwenden.	I) Tipp: „Modellierführerschein“ durchführen (siehe auch das ausführliche NaWi-Modell zur Erkenntnisgewinnung „Modelle“). Graphische Abbilder der Denkmodelle als Poster darstellen lassen.
					SuS wissen, dass die Erde einen Mond hat, der sie mit einer bestimmten Geschwindigkeit umkreist. Andere Planeten können auch Monde haben. SuS entwickeln ein Modell, das die Geschwindigkeit des Mondes der Erde von seinem Abstand zur Erde beschreibt.	Ich kann sagen, dass die Erde einen Mond hat, der mit einer Geschwindigkeit um sie kreist. Andere Planeten können auch Monde haben. Ich kann ein Modell entwickeln, dass erklärt, wie die Geschwindigkeit des Mondes mit seinem Abstand zur Erde zusammenhängt.	Als Modell genügt, dass sich ein Mond, der einen geringeren Abstand zur Erde bewegt, eine höhere Geschwindigkeit hat. Dies können die SuS aus der Geschwindigkeit der Planeten um die Sonne transferieren (siehe Animation oben bei Stufe 6a). Vertiefungen können je nach Lernvoraussetzungen gemacht werden.
					SuS beschreiben verschiedene geeignete Vorgänge mithilfe von Energieumwandlungsketten	Ich kann die Umwandlung von Energie beschreiben: z.B. die Energieumwandlung bei einem Skater in einer Halfpipe oder Energieumwandlung im Pumpspeicherwerk.	Grenzen der Modelle suchen lassen. Modellpassung bedenken. (Simulationen Energieerhaltung: https://www.leifiphysik.de/mechanik/arbeit-energie-und-leistung/grundwissen/energieerhaltung)
					(II) SuS können ein Modell zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung im Straßenverkehr und der Abhängigkeit des Bremswegs von der Geschwindigkeit aufstellen.	(II) Ich kann ein Modell zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung im Straßenverkehr aufstellen. Ich kann ein Modell zur Abhängigkeit des Bremswegs von der Geschwindigkeit aufstellen.	(II) Modellkomponenten suchen lassen, Hilfestellung geben, an durchgeführte Experimente erinnern.
					SuS können Modelle über die Auswirkung verschiedener Bauweisen von mechanischen Geräten aufstellen. (F1, F2, F3, F4, F5, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	Ich kann ein Modell darüber bilden, welchen Einfluss verschiedener Bauweisen von mechanischen Geräten auf das Ergebnis haben	Bilder von verschiedenen Bauweisen von Geräten zeigen
				6e	(I) SuS hinterfragen mecha-nische Modelle kritisch.	(I) Ich kann mechanische Modelle kritisch hinterfragen.	(I) Reflexion des Gelernten Hinweis: Modellgrenzen suchen lassen
					SuS können Probleme mittels bestehender Konzepte und Modelle selbstständig lösen, z. B. ob eine Energieumwandlungskette zur Lösung eines Problems ausreicht.	Ich kann mein Wissen auf unbekannte Aufgabenstellungen und Probleme anwenden und sie lösen. Mir fällt es auf, wenn ein Modell nicht richtig zu einem Problem passt.	Verschiedene Modelle als Graphik anbieten und zu bereits bearbeiteten Problemen zuordnen lassen
					6e (II) nicht für Hauptschulabschluss / Berufsreife
					(II) SuS hinterfragen z.B. das Modell zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung: kann man es im Straßenverkehr anwenden? Kann man ein Auto mit gleichmäßig beschleunigter Bewegung bis zur Höchstgeschwindigkeit beschleunigen?	(II) Ich kann das Modell zur gleichmäßig beschleunigten Bewegung hinterfragen, verbessern und auf andere Dinge – wie z. B. den Straßenverkehr übertragen.	(II) Tipps zu den Modellgrenzen und Einflüsse anderer Variablen geben. Informationen zur Luftreibung als weitere Einflussgröße: https://www.leifiphysik.de/mechanik/reibung-und-fortbewegung/grundwissen/luftreibung
					SuS hinterfragen das Modell zur Abhängigkeit des Brems-weges von der Geschwindigkeit. z. B. ob die Unfallfolgen proportional von der Geschwindigkeit abhängen oder ob eine andere Größe dies besser beschreibt.	Ich kann das Modell zur Abhängigkeit des Bremsweges von der Geschwindigkeit hinterfragen, verbessern und es angepasst und auf andere Dinge anwenden: z. B. die Unfallfolgen	Der Bremsweg ist proportional zum Quadrat der Geschwindigkeit und umgekehrt proportional zum doppelten der Bremsbeschleunigung: Wertetabelle angeben. https://www.leifiphysik.de/mechanik/beschleunigte-bewegung/grundwissen/gleichmaessig-verzoegerte-bewegung
					SuS beurteilen das Baukonzept von Bremsen in der Praxis bei verschiedenen Anforderungen wie hohen / niedrigen Geschwindigkeiten, hohen / niedrigen Massen des Fahrzeugs.	Ich kann das Baukonzept von Bremsen in der Praxis für verschiedene Anwendungen im Alltag kritisch hinterfragen: hohe / niedrige Geschwindikeiten, hohe / niedrige Massen des Fahrzeugs.	Verschiedenen Bremsen zeigen (oder Bilder davon): Nach Eignung zu vorgegebenen Anforderungsgebiete sortieren lassen. https://www.fahrrad-abenteuer-reisen.de/fahrrad-bremssysteme-im-vergleich-die-beste-fahrradbremse-finden/
					SuS können eine Bremse für einen gegebenen Anwen-dungszweck entwerfen und kritisch hinterfragen. (F1, F2, F3, F4, F5, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	Ich kann eine Bremse entwerfen, der auf eine gegebene Anwendung passt.	Nach der Entwicklung Bilder von Fahrradbremsen zeigen, Motorradbremsen, Autobremsen und Zugbremsen. https://www.leifiphysik.de/mechanik/einfache-maschinen/ausblick/bremsen-beim-fahrrad Die Abführung der Wärmeenergie diskutieren und die Rolle der Masse der Bremse (Fahrrad vergleichen mit Auto oder Zug)
				6f	(I) SuS bewerten unbekannte Sachverhalte wie Lösungsansätze von Problemen argumentativ.	(I) Ich kann beurteilen, ob unbekannte Dinge oder Probleme gut gelöst sind: z. B. welche Vor- und Nachteile es hat, wie es gewöhnlich gemacht wird. Ich kann bessere Lösungen finden.	Hilfen zur systematischen Vorgehensweise geben, z.B. nach welchen Kriterien bewertet werden kann.
					6f (II) nicht für Hauptschulabschluss / Berufsreife
					(II) SuS können verschiedene, ihnen unbekannte mechanische Geräte für Ihre Eignung für bestimmte Einsatzzwecke bewerten und Handlungsempfehlungen ableiten. Ich kann diese Handlungsempfehlungen umsetzen.	(II) Auch wenn ich das Gerät noch nicht kenne: Ich kann bewerten, ob es für seinen Einsatzzweck geeignet ist. Ich kann Handlungsempfehlungen ableiten und umsetzen.	(II) Zeichnungen und physikalische Angaben bereitstellen. Die SuS sollen am Schluss bisher nicht verwendete Abhängigkeiten der Geräte in Ihre Überlegungen einbeziehen. Tipps zur Anleitung der SuS: Überlege: Wofür wird das Gerät norma-lerweise verwendet? Wird es hier für etwas anderes verwendet? Genügt die Leistung des Geräts? Probiere es aus, wenn möglich. Ist das Gerät stabil genug für den neuen Einsatzzweck? Muss man eher vorsichtig sein oder viel Kraft anwenden? Welche Tipps kann man geben?
					SuS beurteilen Geschwindigkeiten bezüglich ihres Gefährdungspotentials (F1, F2, F3, F4, F5, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7; B1, B2, B3, B4) und leiten Handlungsempfehlungen ab.	Ich kann beurteilen, wann Geschwindigkeiten gefährlich sind und kann Vorsichtsmaßnahmen formulieren.	Kriterien zur Beurteilung können sein: Verkehrssituation: Spielstraße, Landstraße, Autobahn. Zur Verfügung stehende Sichtweite, in deren Hälfte man zum Stillstand ab-bremsen können muss. Breite der Straße: Kann man noch ausweichen bei plötzlichem Gegenverkehr? Eigene Geschwindigkeit: Kann man die Kurvenlinie noch ändern oder bleibt nur noch die Ideallinie? Können die Reifen außer Seitenführungskräfte noch andere Kräfte übertragen oder sind sie am Limit bzw. traue ich mich in der Kurve zu bremsen und beherrsche dann das Fahrzeug noch? https://www.udv.de/udv/themen/unfallursache-geschwindigkeit-112632

3.2 ReMi-Stufenmodell Teilbereich Fachwissen Physik: Elektrizität

Die ILZ-Stufen (Stufen der Inklusiven Lernzugänge) des folgenden Modells sind im allgemeinen Teil der ReMi-Stufenmodelle zu Naturwissenschaften detailliert erklärt.

Folgende ILZ-Stufen gibt es:

basal-perzeptiv
unkonkret-gegenständlich
konkret-gegenständlich
anschaulich
grob überblickend
abstrakt/komplex/exakt
6a einzelne Fakten verstehen und wiedergeben
6b Prozesse verstehen und wiedergeben
6c Zusammenhänge erkennen und erklären
6d eigene Konzepte entwickeln
6e entwickelte Konzepte und Modellvorstellungen kritisch hinterfragen und auf neue Sachverhalte anwenden —> Selbstständiges Lösen von Problemen
6f unbekannte Sachverhalte argumentativ bewerten, Handlungsempfehlungen ableiten und umsetzen

Ab Stufe 3 enthalten in den folgenden Tabellen die ILZ-Stufen die Markierungen „(I)“ und „(II)“. Diese dienen dem leichteren Wiederfinden von zusammengehörigen Themenkomplexen über die Stufen hinweg. „(II)” setzt ab Stufe 3 ein, da eine Basis dafür gelegt werden muss.

(I): Themenkomplex I
(II): Themenkomplex II

Teile der Basiskonzepte Materie, Wechselwirkung und Energie fließen hier ein (Beschlüsse der Kultusministerkonferenz, 2004; siehe auch ReMi-Stufenmodell Fachwissen Chemie.

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Tabelle Stufenmodell Physik Teilbereich Elektrizität


3.2 REMI-Stufenmodell Teilbereich Fachwissen Physik: Elektrizität
b	e	p	s	ILZ	Stufe in Erwachsenensprache	Stufe in Kindersprache	Lernbausteine zur Sstabilisierung und Weiterentwicklung
				1	(I) SuS lassen elektrische Phänomene auf sich wirken. Beispiel: SuS bekommen einen Stromkreis mit einer Lampe und einem Schalter vorgeführt.	(I) Ich kann elektrische Dinge beobachten. Ich kann eine Lampe betrachten, die ein- und ausgeschaltet wird.	(I) Man kann den SuS elektrische Phänomene und Aufbauten vorführen und elektrische Spielzeuge austeilen. Elektrische Laterne, Spielzeugauto mit Motor
				2	(I) SuS setzen sich unangeleitet, teilweise bewusst und spielerisch mit elektrischen Phänomenen und Aufbauten auseinander. Beispiel: SuS interagieren spielerisch mit einem Stromkreis mit einer Lampe und einem Schalter.	(I) Ich kann elektrische Aufbauten und Geräte betrachten und spielerisch umschalten. Ich kann eine Lampe betrachten und spielerisch einen Schalter ein- und ausschalten.	(I) SuS greifen und tasten elektrische Aufbauten (zum Schutz batteriebetrieben). Beispiel: „Heißer Draht“ Spiel: eine Person hält die Drahtöse in der Hand und probiert aus, was bei Berührung mit dem gebogenen Draht passiert.
				3	(I) SuS setzen sich bewusst und zweckgebunden mit elektrischen Phänomenen und Aufbauten auseinander. Bsp.: SuS betrachten Stromkreise und drücken Schalter zum Einschalten. Sie können eine Batterie entnehmen und wieder einsetzen.	(I) Ich kann elektrische Aufbauten und Geräte gezielt umschalten oder anschließen. Ich kann eine Lampe im Stromkreis ein- und ausschalten und eine Batterie ein- und ausbauen.	(I) Beispiel: „Heißer Draht“ Spiel: SuS halten je eine Drahtöse in der Hand und sollen sie einen gebogenen Draht entlang führen. Berührt jemand den gebogenen Draht mit der Drahtöse, leuchtet eine Lampe. Ziel ist, die Öse den ganzen Draht entlang zu führen, ohne dass die Lampe „Berührung“ anzeigt. Das Experiment kann man auch vorher mit SuS höherer Stufen zusammenbauen. „Leiter-Tester“ = Leitfähigkeitstester: Aufbau: Batterie mit Lampe in Reihenschaltung, zwischen dem Kabel zur Lampe und dem Kabel zur Batterie https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/leiter-und-nichtleiter
					SuS benutzen den Experimentalaufbau „Leitfähig-keitstester“ und testen Gegenstände darauf, ob sie den elektr. Strom leiten oder nicht.	Ich kann mit dem „Leiter-Tester“ herausfinden, ob ein Gegenstand den Strom leitet.	SuS testen verschiedene Probegegenstände: Metall, Holz, Plastik, Pappe, eine Bleistiftmine und einen einen 5mm breiten Bleistiftstrich auf einem Blatt Papier.
					(II) SuS setzen sich bewusst und zweckgebunden mit elektr. Phänomenen und Aufbauten auseinander. Bsp.: E-Motor, Generator (und evtl. Induktionsexperiment).	(II) Ich kann einen E-Motor und einen Generator anschließen. Ich kann das Experiment mit dem Dauermagnet und der Drahtspule mit Glühlampe nachmachen.	(II) E-Motor, Generatortaschenlampe und Generatormodell (sowie das Experiment aus Spule mit angeschlossener Glühlampe geringer Spannung sowie starkem Stabmagnet) mitbringen und den Lernenden vorführen und sie nachmachen lassen.
				4	(I) SuS entwickeln ein erstes Verständnis für Elektrik, ohne dass sie darüber reden müssen. Bsp.: SuS wissen, dass ein elektr. Stromkreis ein- und ausgeschaltet werden kann und eine Lampe dann leuchtet oder nicht. Sie wissen, dass dazu eine Spannungsquelle notwendig ist.	(I) Ich kann mit Hilfe von elektrischen Bauteilen und Experimenten verstehen, was man mit ihnen machen kann. Ich kenne einen aufgebauten Stromkreis mit Schalter und Lampe. Ich weiß, was passiert, wenn der Schalter gedrückt wird oder die Batterie ausgebaut wird.	(I) einzelne Bauteile und Aufbauten besprechen, Thematisierung von Gemeinsamkeiten und Unterschieden https://www.grundschule-arbeitsblaetter.de/downloads/20-abbildungen-zum-strom-zuordnen.doc https://www.grundschule-arbeitsblaetter.de/downloads/einfachen-schalter-beschriften-und-erklaeren.pdf
					SuS wissen, dass es außer Nichtleitern und guten Leitern noch mittelmäßige Leiter, die Widerstände gibt.	Ich weiß, dass es Leiter, Nichtleiter und mittelmäßige Leiter gibt.	Experiment: Mittelmäßige Leiter verwenden: Widerstandsdraht oder Bleistiftstriche verschiedener Dicke auf Papier. Die Lampe des Leitfähigkeitstesters leuchtet dann nur schwach.
					SuS setzen sich gezielt mit dem Experimentalaufbau „Abhängigkeit des elektr. Widerstands von der Länge eines Widerstandsdrahtes“ auseinander. Die Begriffe Spannung, Widerstand und Stromstärke werden jedoch nicht gebraucht. SuS erkennen, dass die Länge des Widerstandsdrahtes Einfluss auf die Helligkeit der Glühlampe hat.	Ich kann an verschiedenen Stellen die Krokodilklemme an den Widerstandsdraht machen. Ich schaue, wie hell die Lampe leuchtet. Ich weiß, dass ein langer Widerstandsdraht die Lampe dunkler macht. Ich weiß, dass ein größerer Widerstand die Lampe dunkler macht.	Experimentalaufbau: der Widerstand eines Drahtes hängt von der Länge ab. Aufbau: Spannungsquelle, aufgespannter, blanker Widerstandsdraht, der mittels Krokodilklemme in der Länge variiert werden kann. Lampe in Reihenschaltung mit dem Widerstandsdraht (die Krokodilklemme wird am Kabel zur Lampe angeschlossen).
					(II) SuS entwickeln ein erstes Verständnis von Elektromotoren und Generatoren sowie Induktion, ohne dass Erklärungen gemacht werden.	(II) Ich kann verstehen, was Elektromotoren und Generatoren tun und erkenne, wie man mit einem bewegten Magnet und einer Spule elektrischen Strom erzeugen kann.	(II) Experimente zeigen: E-Motor, Generator mit angeschlossener Glühlampe, Dauermagnet und Spule mit angeschlossener Glühlampe.
				5	(I) SuS entwickeln ein erstes Verständnis für Elektrik, das auch schon einfache Zusammenhänge beinhaltet und formulieren es in eigenen Worten.	(I) Ich kann mit eigenen Worten sagen, welche Bauteile es in einem Stromkreis gibt.	(I) Einfache Anwendungsbeispiele für die Stromkreise nennen und Bilder / Videos zeigen bzw. die Anwendungen mitbringen / Schaltungen nachbauen.
					SuS beschreiben Aufbau und Bestandteile einfacher elektrischer Stromkreise mit eigenen Worten. Sie wissen grob, welche Aufgabe sie haben.	Ich kann mit eigenen Worten sagen, wozu die Bauteile von Stromkreisen benutzt werden.	Bildlich oder mit einer Animation die Vorstellung veranschaulichen. Allgemein: Arbeitsblätter Elektrik: https://www.n-ergie.de/n-er-gie/schulinformation/unterrichtsmaterial/!ut/p/z1/nZHBCoJAEIafpYNXZ9LWtm4aJUZiBZLtJTRMDXNlNX39hAgSYpX2Nsv3_TPMAIMAWBE2WRLWGS_CvKvPzLi4zgqnloeuh7aG5nxzoGRNNbKfwUkG2JQAG-Nj75loHTVLR7Q97R__O2mcLwGYPP4ETNbCXpABwDMGAPpJkC1paMwtsCTn0fuiZhHpNAEm4lssYqE-Rfed1nVZLRVUsG1bNb7yKgtVLhIFfykpr2oI-iSUD9_3A8ycO8mbnTl5AfdD4e8!/dz/d5/L2dBISEvZ0FBIS9nQSEh/
					SuS nutzen das Modell bewegter Elektronen in Metallen und formulieren es in eigenen Worten.	Ich kann mit eigenen Worten sagen, wie sich Elektronen in Metallen durch den Stromkreis bewegen.	Beispiel: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/stromkreismodelle
					SuS können Wirkungen des elektr. Stroms mit eigenen Worten beschreiben	Ich kann die Wirkungen des elektrischen Stroms mit eigenen Worten beschreiben.	Experiment über Wärmewirkung (heißer Draht) und magnetische Wirkung (Elektromagnet) des elektr. Stroms machen. Möglicherweise auch Elektrolyse (Verweis auf Chemie)
					SuS sehen Energie als die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten.	Ich kann sagen, dass man Energie braucht, wenn eine Maschine arbeiten soll.	Bohrmaschine mit Kabel mitbringen: Sie funktioniert (logischerweise) nur, wenn sie eingesteckt ist. Dickes hartes Holz mit einem 10mm Metallbohrer bohren, so dass das Holz und der Bohrer warm werden dadurch (z. B. Buchen-Brennholz oder einen Holzbalken) (Holzbohrer sind eher für Weichholz geeeignet und haben eine sehr scharfe Zentrierspitze). Direkt danach mehrere Lernende das Bohrloch im Holz anfassen lassen, um die Wärme zu spüren. Wenn der Bohrer nicht mehr zu heiß ist, auch diesen anfassen lassen (Achtung scharfkantig, Netzstecker vorher ziehen). Man kann auch Metall bohren, hier ist die Wärmewirkung im Werkstoff besser spürbar, die Späne sind aber scharkantig und können zu Verletzungen führen.
					SuS haben die Vorstellung, dass durch Stromkreise elektr. Energie übertragen wird.	Ich kann mit meinen eigenen Worten beschreiben, dass elektrische Stromkreise Energie übertragen.	Bsp: Die beiden Zuleitungen von der Batterie zur Lampe leiten die elektrische Energie von der Batterie zur Lampe. Energiefluss: Batterie --> Lampe
					SuS beschreiben Stromkreise in verschiedenen Kontexten bzgl. des Energiefluss in eigenen Worten.	Ich kann den Energiefluss z.B. bei einem Föhn oder einer Bohrmaschine mit eigenen Worten beschreiben.	Energiefluss Föhn: Steckdose à Elektromotor im Föhn und Heizung im Föhn
					(II) SuS kennen wesentliche Bauteile eines Elektromotors und Generators.	(II) Ich kann die wichtigsten Bauteile eines Elektromotors und Generators nennen.	(II) Niederspannungs-E-Motor anschließen lassen oder vorführen. Einen Modellmotor zeigen und zerlegen (lassen). E-Motor als Generator verwenden.
				6a	(I) SuS verstehen und beschreiben Geräte aus der Elektrik exakt. SuS beschreiben Aufbau und Bestandteile einfacher elektrischer Stromkreise in exakter Sprache. Sie wissen exakt, welche Aufgabe sie jeweils haben. SuS kennen die elektrische Ladung und Anziehungs und Abstoßungswirkung	(I) Ich kann exakt formulieren, was Spannungsquellen, Leitungen, Energiewandler und Schalter sind. Ich weiß auch, wozu sie gebraucht werden.	(I) Anwendungsbeispiele für die Stromkreise nennen und Bilder / Videos zeigen, in verschiedenen Quellen recherchieren lassen bzw. die Anwendungen mitbringen / Schaltungen nachbauen.
					SuS kennen die elektrische Ladung und Anziehungs- und Abstoßungswirkung	Ich kann formulieren, was elektrische Ladung ist und wie elektrische Anziehung funktioniert	Grafiken zur Veranschaulichung verwenden und das Experiment dazu durchführen (Luftballons): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/elektrizitaet-und-ladung
					SuS können Wirkungen des elektr. Stroms beschreiben.	Ich kann formulieren, was elektrische Ladung ist und wie elektrische Anziehung funktioniert	Grafiken zur Veranschaulichung verwenden und das Experiment dazu durchführen (Luftballons): https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/einfache-stromkreise/grundwissen/elektrizitaet-und-ladung
					SuS sehen die Spannung als Antrieb der Elektronen und Stromstärke als Maß für die Anzahl der Elektronen, die je Sekunde durch einen Leiter fließen.	Ich kann beschreiben, was man unter den Begriffen, Stromstärke, Spannung, Widerstand und elektrische Leistung versteht.	Experiment über Wärmewirkung (heißer Draht) und magnetische Wirkung (Elektromagnet) des elektr. Stroms machen. Evtl. Elektrolyse von Kochsalz (Verweis auf Chemie; Sicherheitshinweis: Im Alltag Strom immer vom Wasser fernhalten: Lebensgefahr) https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/stromwirkungen
					SuS sehen den elektrischen Widerstand als Eigenschaft von Bauteilen.	Ich kann beschreiben, was der Widerstand mit der Stromstärke zu tun hat.	Applet zum Widerstand als Eigenschaft eines Materials / Bauteils: https://phet.colorado.edu/sims/html/resistance-in-a-wire/latest/resistance-in-a-wire_de.html
					SuS sehen die Spannung als Ursache für den Strom	Ich kann beschreiben, was man mit dem „elektrischer Spannung“ meint.	Beispiel: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/elektrische-grundgroessen/grundwissen/elektrische-spannung
					SuS sehen die elektrische Leistung als Maß für die in einer bestimmten Zeit übertragene elektrische Energie; sie wissen dass man Energie braucht, um Arbeit zu verrichten.	Ich kann sagen, was elektrische Leistung ist und wozu man Energie braucht.	https://www.me-vermitteln.de/unterrichtsmaterialien/experiminte/elektrische-leistung Anderes Beispiel: Wird viel elektrische Energie in 1 Minute übertragen, ist die elektrische Leistung hoch (z.B. Föhn). Wird wenig Energie in einer Minute übertragen, ist die Leistung niedrig (z.B. elektrische Zahnbürste).
					SuS verfügen über einen stufengemäßen Energiebegriff.	Ich kann genau beschreiben, was man unter dem Begriff “Energie“ versteht	Mit Beispielen Denkanregungen geben, https://unterrichten.zum.de/wiki/Lernpfad_Energie
					SuS erklären verschiedene Möglichkeiten der Energieeinsparung im Alltag.	Ich kann genau beschreiben, wie man im Alltag Energie sparen kann.	z. B. Arbeitsblatt: https://www.grundschule-arbeitsblaetter.de/downloads/warum-ist-stromsparen-wichtig.doc
					(II) SuS kennen Aufbau und Funktion eines Elektromotors und eines Generators.	(II) Ich kann sagen, wie Elektromotoren und wie Generatoren aufgebaut sind und wie sie funktionieren.	(II) Niederspannungs-E-Motor anschließen lassen oder vorführen. Einen Experimentalmotor zeigen und zerlegen (lassen). Die Teile benennen lassen und wieder zusammenbauen lassen. Den Experimentalmotor zum Generator umbauen und vorführen. Den Generator langsam drehen und am Messgerät die Spannung beobachten lassen Spannung einer Batterie messen. https://www.schule-bw.de/faecher-und-schularten/mathematisch-naturwissenschaftliche-faecher/physik/unterrichtsmaterialien/e_lehre_1/elektromotor/einfacher_elektromotor_1.htm
					SuS ermitteln die Leistung im Alltag.	Ich kann die Leistung von Geräten im Alltag ermitteln	Elektrisches Leistungsmessgerät verwenden oder die (Maximal-)Leistung ausrechnen lassen aus auf den Geräten angegebenen Daten.
					SuS unterscheiden Gleich- und Wechselspannung	Ich kann unterscheiden, was Gleich- und Wechselspannung ist.	Transformator vorführen: Hohe Spannung in niedrige umwandeln: z.B. für Ladegeräte für Akkus
					SuS kennen den Aufbau und Funktion eines Transformators (F1, F2, F3, F4; K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	Ich kann sagen, wie Transformatoren aufgebaut sind und wie sie funktionieren.	Beispiel: https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/induktion-und-transformator/grundwissen/transformator
				6b	(I) SuS verstehen Prozesse in einzelnen elektr. Bauteilen von elektrischen Stromkreisen, geben sie wieder und nutzen dazu die Vorstellung bewegter Elektronen in Metallen.	(I) Ich kann genau erklären, was in den Bauteilen des elektrischen Stromkreises geschieht und dass sich Elektronen durch elektrische Bauteile bewegen.	(I) Bildlich oder mit einer Animation die Vorstellung veranschaulichen.
					(II) SuS geben wieder, was in den einzelnen Bauteilen während verschiedener Drehwinkel des E-Motors und Generators geschieht.	(II) Ich kann für verschiedene Positionen des E-Motors oder des Generators sagen, was in den einzelnen Bauteilen geschieht.	(II) Bildlich oder mit einer Animation die Vorstellung veranschaulichen. Am Modell die Kräfte spüren lassen. Ein E-Motor als Schüler/innen Modell aufbauen, bei dem die Funktion einer Stromkreisunterbrechung manuell ausgeführt werden muss (der Polwender ist eine Verbesserung eines bloßen Unterbrechers): E-Magnet als Stator, Dauermagnet auf Nadelspitze als Rotor, Spannungsquelle und elektrischen Unterbrecher: Kabel zusammenhalten oder trennen.
					SuS erklären den Prozess der Spannungsentstehung am Generator während einer Umdrehung und den Verlauf der entstehenden Spannung.	Ich kann erklären, wie sich die Spannung verändert, wenn ein Generator einmal rundgedreht wird. Ich weiß, dass eine Wechselspannung entsteht.	Zeichnungen von zeitlichen Veränderungen von Magnetfeldern in der gleichen Spule zeigen (Lernvoraussetzung: Magnetfelder. Ideen siehe Literaturhinweise des Abschnitts „Exemplarische Anleitung für die Arbeit an frei wählbaren Themen der Kinder/Jugendlichen“) https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/induktion-und-transformator/versuche/generator
					SuS erklären, wodurch eine Induktionsspannung verursacht wird. (F1, F2, F3, F4, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	Ich kann erklären, wodurch eine Induktionsspannung erzeugt werden kann.	Induktion (den Begriff jetzt ruhig nennen): elektrische Spannung kann entstehen, wenn sich ein Magnetfeld in einer Spule verändert. Das Magnetfeld muss aber in einer bestimmten Richtung zur Spule stehen und sich verändern.
				6c	(I) SuS erkennen und erklären elektrische Zusammenhänge, teilen z. B. Schaltkreise in Schaltungstypen mit entsprechenden Eigenschaften ein: z. B. Reihen- und Parallelschaltung von Lampen und Schaltern. Sie kennen verschiedene Alltagsanwendungen	(I) Ich kann Zusammenhänge in verschiedenen Schaltungsarten erkennen und erklären: z. B. Reihen- und Parallelschaltung von Lampen oder Schaltern. Ich kann sagen, wo sie im Alltag vorkommen und warum sie da vorkommen.	(I) Anwendungen von Schaltungsarten zeigen: Parallelschaltung von Schaltern: Zimmerbeleuchtung Reihenschaltung von Schaltern: Sicherheitsschaltung bei der elektr. Heckenschere. Parallelschaltung von Lampen: Haushaltslampe mit mehreren Leuchtmitteln Reihenschaltung von Lampen: Im Experiment zeigen, welche Nachteile diese hat: fällt eine Lampe aus, gehen die anderen auch aus. Applet Schaltungen: https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_de.html
					SuS messen und vergleichen die elektrischen Größen	Ich kann die elektrischen Größen wie z. B. Spannung und Stromstärke etc. messen und Werte aus verschiedenen Experimenten miteinander vergleichen.	Experimente zu den elektrischen Größen (nur Schutzkleinspannungen verwenden): Stromstärke: Stromstärke von 0 erhöhen, Glühlampe / Draht zum Glühen bringen (auf feuerfester Unterlage). Widerstand: Widerstand im Stromkreis erhöhen -> Glühlampe leuchtet nicht mehr so hell Spannung: 12 V Lampe an 6 V betreiben (Achtung: die Helligkeit ist nicht halb so groß). Nun den Stromkreis mit Spannungs- und Strommessgerät ausstatten und die Experimente quantitativ wiederholen: Experiment zur Leistung: zwei Glühlampen gleicher Leistung, aber unterschiedlicher Spannung in zwei Stromkreisen betreiben. Jeweils die Spannung messen. „Warum sind die Lampen gleich hell?“ Hypothesen bilden lassen. Später überprüfen und erklären: Stromstärke messen. Als Beantwortung der Frage die Leistung aus Stromstärke mal Spannung berechnen. Tipp zur Vertiefung: „Forschungsführerschein“ machen lassen und Forschungen die SuS selbst planen lassen
					SuS sehen die Spannung als Potentialdifferenz.	Ich kann erklären, was eine Potentialdifferenz ist.	Man kann das mit einem Höhenunterschied vergleichen, den ein bestimmter Körper herunterfallen kann: Fällt er tief (=hohe Potentialdifferenz), wird pro gefallenem Körper mehr Energie frei. Experiment: Körper von 0,5 m Höhe fallen lassen. Dann von 2m Höhe fallen lassen: der Aufprall wird härter und lauter, weil er mehr Energie aufnehmen konnte durch die höhere Potentialdifferenz (Höhenunterschied entlang der Erdanziehungskraft). Pro bewegtem Elektron wird bei höherer Potentialdifferenz auch mehr Energie frei.
					SuS sehen den elektrischen Widerstand als Verhältnis von Spannung und Strom stärke: Er beeinflusst, wie groß die Stromstärke bei einer bestimmten Spannung ist.	Widerstand mit Spannung und Stromstärke zu tun hat.	Bsp: kleinen Widerstand (100Ω) in Stromkreis an eine Stromquelle anschließen. Spannung und Stromstärke messen. Bei gleicher Spannung einen größeren Widerstand (z. B. 200Ω) anschließen und sehen, dass die Stromstärke sich vergrößert. Widerstände danach jeweils aus Spannung und Stromstärke berechnen.
					SuS kennen den Zusammenhang von Stromstärke, Spannung und Leistung	Ich kann beschreiben, welchen Einfluss Spannung und Stromstärke auf die Leistung hat.	Bei gleicher Spannung: Erhöht man die Stromstärke, so erhöht sich die Leistung. Je höher die Stromstärke ist, desto höher wird die Leistung (sind proportional zueinander) Bei gleicher Stromstärke: Erhöht man die Spannung, so erhöht sich die Leistung. Je höher die Spannung ist, desto höher wird die Leistung (sind proportional zueinander)
					SuS können das ohmsche Gesetz beschreiben	Ich kann das ohmsche Gesetz beschreiben	Ohmsches Gesetz (U=R*I; bei gleichbleibender Temperatur): Mit einem Stromkreis aus einer Spannungsquelle und einem verstellbaren Widerstand und einem Spannungs- und Strommessgerät kann man die Beziehung I=U/R gewinnen. Vorläufer davon: „Je kleiner der Widerstand, desto größer die Stromstärke“ (Achtung, keine ganz kleinen Widerstände einstellen, sonst werden die Bauteile und das Messgerät überlastet; Kurzschlussgefahr); Applet: https://phet.colorado.edu/sims/html/ohms-law/latest/ohms-law_de.html https://www.vascak.cz/data/android/physicsatschool/template.php?s=ele_ohm&l=de Experiment: einen zweiten Widerstand ähnlicher Größe in Reihe in einen Stromkreis einbauen: Stromstärke wird geringer. Spannungen an einzelnen Widerständen messen und mit dem ohmschen Gesetz in Verbindung bringen. Bei Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes: Die Gesamtstromstärke wird höher.
					SuS erklären, ob sich die Bauteile des elektrischen Stromkreises gegenseitig beeinflussen und wenn ja, wie sie sich beeinflussen: (Stromstärken und Spannungen).	Ich kann erklären, welche Bauteile des elektrischen Stromkreises andere beeinflussen und wie sie sich beeinflussen.	<p>Beispiel: <a href="http://www.virtphys.uni-bayreuth.de/elek/source/rserie.exe">www.virtphys.uni-bayreuth.de/elek/source/rserie.exe</a> <a href="http://www.virtphys.uni-bayreuth.de/elek/source/rpara.exe">www.virtphys.uni-bayreuth.de/elek/source/rpara.exe</a> (Hinweis: funktioniert nur unter Windows; Messgeräte und Spannungsquelle vorher einschalten)</p>
					(II) SuS erklären, wovon die Größe und Richtung der Induktionsspannung abhängt (die auch dem Generator zu Grunde liegt). (F1, F2, F3, F4, F5, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	(II) Ich kann erklären, wovon die Größe und Richtung der Induktionsspannung abhängt. Ich kenne den Zusammenhang zum Generator.	(II) Experiment: Stabmagnet, Spule mit Spannungsmesser. Der Magnet wird bewegt, der Spannungsmesser beobachtet auf Polung und Größe der Spannung. „Was muss man tun, damit die die Spannung am größten wird?“ Applet: https://phet.colorado.edu/sims/html/faradays-law/latest/faradays-law_de.html
				6d	(I) SuS konzeptualisieren Informationen und entwickeln Modelle, z. B. wie die Schaltungsarten Einfluss auf den Spannungsabfall an Widerständen / Lampen haben. Sie entwickeln Modelle, welche Auswirkungen die Schaltungsart auf die Stromstärke/Spannung/umgesetzte Leistung der Bauteile hat. Dies soll mit „je … desto“-Sätzen geschehen und ggf. zusätzlich mathematisch mit Formeln.	(I) Ich kann Denkmodelle entwickeln: z. B. kann ich Zusammenhänge der Bauteile mit der Schaltungsart mit „je … desto Sätzen“ beschreiben. z. B. den Spannungsabfall an Widerständen. Damit kann ich auch erklären, welche Auswirkungen die Schaltungsart auf die Stromstärke und auch Leistung in den Bauteilen hat.	(I) Tipp: „Modellierführerschein“ durchführen (siehe auch das ausführliche NaWi-Modell zur Erkenntnisgewinnung „Modelle“). Graphische Abbilder der Denkmodelle als Poster darstellen lassen.
					SuS entwickeln Modelle zum Stromkreis. U. a. Parallel und Reihenschaltung von Lampen mit dem ohmschen Gesetz modellieren.	Ich kann Modelle entwickeln und nutzen. Ich kann aus dem ohmschen Gesetz ein Denkmodell entwickeln, nutzen und z. B. auf verschiedene Schaltungsarten von Widerständen anwenden.	Grenzen der Modelle suchen lassen: vgl. ohmsches Gesetz gilt nur bei gleicher Temperatur oder bei Temperaturunabhängigkeit der Leiter: Bei Glühlampen gilt es also nicht. Experiment: Spannungs- und Strommesswertpaare einer Glühlampe und von Konstantandraht aufnehmen und vergleichen. im Allgemeinen: Modellpassung bedenken (ist bei Ohmschem Gesetz schwierig, für Anpassungen lieber ein anderes Beispiel nehmen).
					(II) SuS können ein Modell zur Höhe der Induktionsspannung aufstellen.	(II) Ich kann ein Modell zur Höhe der Induktionsspannung aufstellen	(II) Modellkomponenten suchen lassen, Hilfestellung geben, an durchgeführte Experimente erinnern. Das Induktionsexperiment erweitern mit der Windungszahl als Variable
					SuS beschreiben verschiedene geeignete Vorgänge mithilfe von Energieumwandlungsketten: z. B. Generator, Elektromotor, Transformator.	Ich kann die Umwandlung von Energie beschreiben: z. B. die Energieumwandlung bei Generator, Elektromotor, Transformator.	Energieflussdiagramme zeichnen lassen und so komplexe Informationen externalisieren
					SuS können Modelle über die Auswirkung verschiedener Bauweisen des Rotors (Ankerzahl) bilden. (F1, F2, F3, F4, F5, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	Ich kann ein Modell darüber bilden, welchen Einfluss verschiedene Ankerzahlen beim Elektromotor haben.	E-Motoren mit verschiedenen Ankerzahlen vorführen / untersuchen lassen
				6e	(I) SuS hinterfragen z.B. das ohmsche Gesetz als Modell kritisch. SuS können Probleme mittels bestehender Konzepte und Modelle selbstständig lösen: z.B. „Wie kann man verhindern, dass die Lampe im Overheadprojektor so schnell durchbrennt?“	(I) Ich kann das ohmsche Gesetz als Modell kritisch hinterfragen. Ich kann mein Wissen auf unbekannte Aufgabenstellungen und Probleme anwenden und sie lösen.	(I) Reflexion des Gelernten Hinweis: das ohmsche Gesetz setzt i.d.R. die gleiche Temperatur von Leitern voraus, die Temperatur ändert sich in der Praxis aber meist.
					6e (II) nicht für Hauptschulabschluss / Berufsreife
					(II) SuS hinterfragen z.B. das Modell zur Induktionsspannung.	(II) Ich kann das Modell zur Induktionsspannung kritisch hinterfragen und auf andere Dinge übertragen: z.B. Geräte zur Hochspannungserzeugung an Viehweiden.	(II) Tipps zu den Grenzen geben: Bei sehr hohen Windungszahlen tritt ein reziproker Zusammenhang mit der Stromstärke hervor, der positiv genutzt werden kann, aber auch negative Folgen haben kann.
					SuS beurteilen das Baukonzept des Transformators in der Praxis bei verschiedenen Anforderungen wie hohen / niedrigen Frequenzen, hohen / niedrigen Spannungen und hohen / niedrigen Strömen.	Ich kann das Baukonzept des Transformators in der Praxis für Anwendung im Alltag kritisch hinterfragen.	Verschiedenen Transformatoren zeigen (oder Bilder davon): Nach Eignung zu vorgegebenen Anforderungsgebiete sortieren lassen: Hochstrom, Hochspannung, Hochleistung, kleine Bauform etc..
					SuS können einen auf eine gegebene Anwendung passenden Transformator entwerfen. (F1, F2, F3, F4, F5, K1, K2, K3, K4, K5, K6, K7)	Transformator entwerfen, der auf eine gegebene Anwendung passt.	Z.B. Die Spannung soll halbiert werden. Oder die Stromstärke verzehnfacht
				6f	(I) SuS bewerten unbekannte Sachverhalte wie Lösungsansätze von Problemen argumentativ: z. B. Die Lampe im Overheadprojektor wird mit einem kleinen Widerstand parallel geschaltet, damit weniger Strom durch sie fließt. Dadurch ist ihre Lebensdauer länger. Sie finden verbesserte Lösungen.	(I) Ich kann beurteilen, ob unbekannte Dinge oder Probleme gut gelöst sind: z. B. welche Vor- und Nachteile es hat, die Lebensdauer der Lampen in Folienprojektoren so zu verlängern, wie es gewöhnlich gemacht wird. Ich kann bessere Lösungen finden.	(I) Es wird oft ein Widerstand in Reihe zur Lampe geschaltet. Dieser wird warm und verbraucht unnötig Energie: Recherchieren lassen, wie man das noch lösen kann und den SuS helfen, die Lösungen zu vergleichen. z. B. Im Physikbuch nach einer Lösung suchen lassen oder Internetrecherche. (Lösung: z. B. Transformator zur Spannungsreduzierung, oder LED als Leuchtmittel mit höherer Lebensdauer verwenden)
					SuS beurteilen elektrische Spannungsquellen (oder z. B. Hochspannungsschalter) bezüglich ihres Gefährdungspotentials und leiten Handlungsempfehlungen ab.	Ich kann beurteilen, wann elektrische Spannungsquellen, Schalter, Lampen gefährlich sind und kann Vorsichtsmaßnahmen formulieren.	Zu Hochspannung benötigen die SuS zusätzliche Information, da sie sich ganz anders verhält als Niederspannung: Sie verlässt die Leiter und schlägt als Funken oder Lichtbogen überraschend weit durch die Luft.
					6f (II) nicht für Hauptschulabschluss / Berufsreife
					(II) SuS können verschiedene, ihnen unbekannte Geräte zur Hochspannungserzeugung durch Induktion für Ihre Eignung für bestimmte Einsatzzwecke bewerten und Handlungsempfehlungen ableiten.	(II) Auch wenn ich das Gerät noch nicht kenne: Ich kann bewerten, ob ein Hochspannungsgerät für seinen Einsatzzweck geeignet ist. Ich kann Handlungsempfehlungen ableiten.	(II) Z. B. Geräte zur Hochspannungserzeugung durch (Selbst-)Induktion (z. B. Zündspule) für Ihre Eignung für bestimmte Einsatzzwecke bewerten lassen. Dazu Zeichnungen und physikalische Angaben bereitstellen: Elektrozaun bei Pferden, Elektroschocker zur Selbstverteidigung, elektrischer Zündfunke beim Feuerzeug.
					SuS beschreiben, welche Funktionen Transformatoren bei der elektrischen Energieversorgung haben.	Ich kann beschreiben, welche Funktionen Transformatoren bei der elektrischen Energieversorgung haben.	Die SuS beziehen die Abhängigkeit der Leistung von Spannung und Stromstärke in Ihre Überlegungen ein sowie die Abhängigkeit der Wärmeenergieverluste einer Stromleitung von der durch sie fließenden elektrischen Stromstärke. https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/induktion-und-transformator/grundwissen/energieuebertragung-durch-hochspannung

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4. Führerscheine für Kinder und Jugendliche

Zur Vorbereitung auf das Experimentieren mit vorgegebenen Experimenten mit vorgegebener Anleitung kann mit den Lernenden der folgende „Führerschein“ erarbeitet werden. Es gibt dabei nacheinander zu durchlaufende Schritte, welche mit Buchstaben bezeichnet sind. Diese Schritte sind eine Art „Schritt-für-Schritt-Anleitung“, unterscheiden sich von den Stufen der Stufenmodelle und orientieren sich auch nicht zwangsläufig daran. Es geht mehr um das Erlernen einer naturwissenschaftlichen Arbeitsweise: Ein späterer Schritt muss dabei nicht anspruchsvoller sein als ein vorangegangener. Daher sind die Schritte mit Buchstaben bezeichnet und nicht mit Nummern wie bei den ILZ_NAWI-Modellen.

Nach der Arbeit mit dem Experimentierführerschein können die Lernenden schon nach Durchlaufen einiger der darin enthaltenen Schritte eine gewisse Teilselbstständigkeit beim Experimentieren bzw. der Vorbereitung haben.

Führerschein „Vorgegebene Experimente aufbauen und durchführen“:

	Formulierungshilfen für Erwachsenensprache	Formulierungshilfen für Kindersprache „Ich kann …“	Pädagogische Angebote zur Stabilisierung und Weiterentwicklung
A	Die SuS können aus einer bebilderten Experimentieranleitung entnehmen, wie Experimentiergegenstände zueinander angeordnet werden sollen und wie das Experiment durchgeführt werden soll. Sie wissen, dass das Experiment vor Durchführung von einem Experten abgenommen werden muss. Sie können beobachten, was im Experiment geschieht.		Hilfestellungen geben, dass die SuS selbst die Anleitung in kleine Abschnitte unterteilen und überprüfen, ob jedes Bauteil genau so angeordnet ist wie auf der Anleitung. Nachdem es aufgebaut ist, soll genau geschaut werden, wie das Experiment durchgeführt wird. Auf Sicherheitsbestimmungen hinweisen. Bilder zur Durchführung in die richtige Reihenfolge bringen lassen.
B	Die SuS können die Beobachtung des Experiments zeichnerisch festhalten. Dies kann auch durch Auswahl der richtigen Beobachtung auf einem vorgegebenen Blatt geschehen.	Ich kann aufmalen, was bei dem Experiment passiert ist. Oder ich kann ankreuzen, was bei dem Experiment passiert ist.	Ermuntern, auf einem vorgegebenen Blatt zu zeigen oder anzukreuzen, was bei einem Experiment passiert ist. Ermuntern, in einer einfachen Zeichnung festzuhalten, was bei einem Experiment passiert ist. Evtl. als Hilfestellung verschiedene Ausgänge zeichnen, und die SuS ergänzen lassen.
C	Die SuS können beschreiben, wie das Experiment aufgebaut werden soll und funktionieren soll, wenn sie eine bebilderte Experimentieranleitung vorliegen haben. Sie können nach der Durchführung des Experiments die Beobachtung beschreiben.	Mit einer Anleitung mit Bildern kann ich folgendes machen: Ich kann sagen, wie das Experiment aufgebaut wird. Ich kann sagen, wie das Experiment funktionieren soll. Nach dem Experiment: Ich kann sagen, was bei dem Experiment passiert ist.	Anregungen geben, damit SuS beginnen in eigenen Worten zu formulieren. Fehler in den Beschreibungen zulassen. Wenn viele Fehler vorgekommen sind, nach mehrmaliger Durchführung des Experiments nochmal beschreiben lassen, wie das Experiment aufgebaut wird und was gemacht werden soll. Spiele zu Benennung von Geräten (Domino, Trimino, Memory, Bingo).
D	Die SuS können Beobachtungen nach vorgegebenen oder (später) selbst gewählten Schemata / Methoden auswerten	Wenn ich das Experiment beobachtet habe, kann ich sagen, was das Ergebnis des Experimentes ist.	Als Hilfe kann man auf relevante Teile der Beobachtung hinweisen, um den Blick zu schärfen. Hilfestellungen für die Methoden in der Auswertung Verweis auf Frage und Hypothese / Vermutung „Scaffolding“?
E	Die SuS können das Ergebnis diskutieren. Sie berücksichtigen dabei, wie gut das Experiment funktioniert hat (ist es wiederholbar, passiert immer das gleiche?) und ob die Ergebnisse verallgemeinerbar sind (ist das Experiment speziell oder kommen solche Dinge in der Weise noch in anderen Kontexten vor?)	Ich kann erzählen, ob das Experiment gut funktioniert hat oder nicht. Ich kann sagen, ob immer das Gleiche passiert. Ich kann erzählen, ob Dinge aus dem Experiment im Alltag vorkommen und sich vermutlich auch so verhalten.	Besprechung versch. Beispiele guter und verbesserungswürdiger Untersuchungen, Erarbeitung von Kriterien für gute wissenschaftliche Arbeit Beurteilung nach vorgegebenen Kriterien und später nach selbstgewählten Kriterien
F	Die SuS optimieren die Planung, Durchführung und Auswertung des Experimentes.	Ich kann sagen, wie man das Experiment verbessern kann.	Als Hilfe kann man genannte Dinge von SuS einzeln aufgreifen und sie fragen, ob man hier etwas geschickter machen könnte. Dies kann auch während des Experimentierens geschehen. Durch praktische Wiederholung und Übung kann sich Manches zunächst ohne Versprachlichung optimieren. Dies kann man je nach Möglichkeit beschreiben lassen.

Version für die Lernenden:

	Schritte des Experimentierens (vorgegebene Experimente)	Das kann ich mit Hilfe	Das kann ich allein
A	Ich kann mit einer Anleitung mit Bildern ein Experiment aufbauen. Ich weiß, dass ein Experte dann das Experiment anschaut und ich erst nach der Erlaubnis experimentieren darf. Ich kann nach einer Anleitung mit Bildern ein Experiment durchführen. Ich kann beobachten, was passiert.
B	Ich kann aufmalen, was bei dem Experiment passiert ist. Oder ich kann ankreuzen, was bei dem Experiment passiert ist.
C	Mit einer Anleitung mit Bildern kann ich folgendes machen: Ich kann sagen, wie das Experiment aufgebaut wird. Ich kann sagen, wie das Experiment funktionieren soll. Nach dem Experiment: Ich kann sagen, was bei dem Experiment passiert ist.
D	Wenn ich das Experiment beobachtet habe, kann ich sagen, was das Ergebnis des Experimentes ist.
E	Ich kann erzählen, ob das Experiment gut funktioniert hat oder nicht. Ich kann sagen, ob immer das Gleiche passiert. Ich kann erzählen, ob Dinge aus dem Experiment im Alltag vorkommen und sich vermutlich auch so verhalten.
F	Ich kann sagen, wie man das Experiment verbessern kann.

Weitere Führerscheine finden Sie in der zusammengefassten Datei für Biologie, Chemie und Physik:

Forschungs-Führerschein“: Naturwissenschaftliches Denken als Prinzip der Erkenntnisgewinnung
„Experimentier-Führerschein A“: Vorgegebene Experimente aufbauen, durchführen und auswerten als naturwissenschaftliche Arbeitsweise
„Experimentier-Führerschein B“: Experimente selbst entwickeln, durchführen und auswerten als naturwissenschaftliche Arbeitsweise
„Modelle-Führerschein“: Entwickeln von Modellen

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5. Exemplarischer Entwurf für das Lernen am gemeinsamen Gegenstand

Hier gelangen Sie zu dem PDF „Physik – Exemplarischer Entwurf für das Arbeiten am gemeinsamen Gegenstand“. Die Datei enthält einen differenzierenden Unterrichtsentwurf zum Thema „Schwingungsdauern von Schaukeln“ bzw. physikalischer formuliert, „Schwingungsdauer eines Fadenpendels“.

Im Allgemeinen können im gemeinsamen NaWi-Text für Biologie, Chemie und Physik weitere hilfreiche Informationen zum Thema nachgelesen „Entwürfe für das Lernen am gemeinsamen Gegenstand” werden.

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6. Entwürfe für die Arbeit an Themen und Interessen der Kinder und Jugendlichen

Auswahl des frei wählbaren Themas

Die Physik Stufenmodelle stellen exemplarisch vor, wie Themen differenziert werden können. Manchmal haben Lernende schon eine eigene Idee, welches Thema sie bearbeiten wollen. Dieses ist nicht immer auch in einem schon fertig ausgearbeiteten Stufenmodell enthalten. Wenn das Thema nicht enthalten ist, müssten Lehrende und / oder Lernende selbst Pläne schmieden, wie sie sich mit dem Thema produktiv auseinandersetzen können. Lehrkräften kommt dann die Aufgabe zu, Lernende bei der Informations- und Materialbeschaffung und bei den Planungen zu begleiten und Hilfestellung zu geben. Nach den Planungen können Kinder an ihrem Thema in den passenden Schritten an ihrem gewählten Thema arbeiten. Die Arbeit am frei gewählten Thema kann dann zum Beispiel mit einem schriftlichen oder bildlichen Bericht oder mit einer Präsentation für die Lerngruppe oder eine größere Zuhörergruppe abgeschlossen werden. Im gemeinsamen NaWi-Text für die Fächer Biologie, Chemie und Physik können weitere hilfreiche Methoden-Ideen nachgelesen werden.

Oft haben Lernende aber selbständig noch keine Idee gefunden: Um sie Themen frei wählen zu lassen, kann es nötig sein, Ihnen Auswahlmöglichkeiten zu bieten. Dies kann beispielsweise durch Nutzung folgender Quellen geschehen:

Es gibt viele schriftliche Quellen von Ideen für Themen der Physik, beispielsweise folgende für den sekundaren und primaren Zugang, bei der sich die Lernenden ein Thema aussuchen können und eine Lehrkraft bei der Materialbereitstellung und dem Experimentieren und Auswerten unterstützt:

Umfassend für Themen der Sekundarstufe: https://www.leifiphysik.de/
- Arbeitsmaterial zu „Hebeln“ mit elementarem Zugang findet sich auf S. 116–120 der Dissertation von Frau Ebel (2020, hierzu gibt es auch Verständnistests, S. 238 ff.). Es geht um Zangen, welche die kraftverstärkenden Eigenschaften von Hebeln (z. B. Zange) nutzen und die Gleichgewichtsfunktion (z. B. Balkenwaage). Zum Einstieg ist es nötig, dem Kind mit den im Material dargestellten Texten eine Einführung in den Versuch zu geben. Danach können Kinder mit Lesefähigkeit und -verständnis selbstständig weiterarbeiten. Im anderen Fall wird eine Person als Ansprechpartner und Helfender benötigt.

Anleitungen zu Magnetismus findet man bei Kolvenbach (2022) oder Kraft (2014, Lernwerkstatt). Inklusive Stationen zur Freiarbeit oder auch zum arbeitsteiligen Einsatz mit mehreren Lernenden sind bei Schub (2016) dargestellt. Bitte darauf achten, dass keine Magnete verschluckt werden. Beim Verschlucken können Magnete den Darm schwer verletzen, daher lebensgefährlich sein und eine rasche Behandlung notwendig machen. Neodym-Magnete („Supermagnete“) sind besonders risikoreich und deshalb zu vermeiden. Nur große Magnete verwenden, die nicht verschluckt werden können und nicht zu stark sind.
- Zu Strom, Magnetismus, Licht und Schall gibt es differenzierende Materialien von Rex (2018).
- Ein Set von Arbeitsblättern zu Licht und Sehen, Schall und Hören, Kräfte im Alltag, Wärme und Wetter, Magnetismus, elektrischem Strom haben Krämer und Nessler (2015) zusammengestellt.
- Das bildungsstufenübergreifende Spiralcurriculum der Telekom Stiftung enthält viele Materialien über Magnetismus, Schwimmen und Sinken sowie Kräfte und Kräftegleichgewicht (https://www.telekom-stiftung.de/minteinander-materialien). Es hat sich zur Aufgabe gemacht möglichst allen Kindern MINT Kompetenzen zu vermitteln. Dabei handelt es sich um eine Materialsammlung und didaktische Begleithandreichung.

Steffensky, M. und Hardy, I. (2020). Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 1: Elementarbereich. In K. Möller (Hrsg.) Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 7. Klasse. 3. Auflage. Friedrich Verlag. (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Magnetismus-Elementar.pdf, Stand 21.01.2023)
- Möller, K., Bohrmann, M., Hirschmann, A., Wilke, T., Wyssen, H.-P. (2020). Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 2: Primarbereich. In K. Möller (Hrsg.) Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 7. Klasse. 3. Auflage 2020 Friedrich Verlag. (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Magnetismus-Primar.pdf, Stand 21.01.2023)
- v. Aufschnaiter, C., Wodzinski, R. (2020). Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 3: Sekundarbereich. In K. Möller (Hrsg.) Spiralcurriculum Magnetismus: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 7. Klasse. 3. Auflage 2020 Friedrich Verlag (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Magnetismus-Sekundar.pdf, Stand 21.01.2023)
- Hardy, I., Steffensky, M., Leuchter, M., Saalbach, H. (2017). Spiralcurriculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 1: Elementarbereich. In K. Möller (Hrsg.) Spiralcurriculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 8. Klasse. 1. Auflage. Friedrich Verlag (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/SchwimmenSinken-Elementar-Handreichung.pdf, Stand 21.01.2023)
- Möller, K., Hans-Peter Wyssen (2017). Spiralcurriculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Band 2: Primarbereich Ergänzungs-Handbuch. In K. Möller (Hrsg.) Spiralcurriculum Schwimmen und Sinken: Naturwissenschaftlich arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 8. Klasse. 1. Auflage 2017 (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/SchwimmenSinken-Primar-Handreichung.pdf, Stand 21.01.2023)
- Rösch, S., Stübi, C., Labudde, P. (2017) https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/SchwimmenSinken-Sekundar-Arbeitsblaetter_0.pdf, Stand 21.01.2023)
- Leuchter, M., Ape, M., Hardy, I., Steffensky, M. (2021). Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Band 1: Elementarbereich. In K. Möller (Hrsg.) Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 8. Klasse. 1. Auflage 2021. Friedrich Verlag. (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Elementar-Handreichung.pdf, Stand 21.01.2023).
- Möller, K., Bohrmann, M., Wyssen, H.-P., Klein, A., Wilke, T. (2021). Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Band 2: Primarbereich. In K. Möller (Hrsg.) Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 8. Klasse. 1. Auflage. Friedrich Verlag. (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Primar-Handreichung.pdf, Stand 21.01.2023)
- Rösch, S., Labudde, P. (2021). Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen, Band 3: Sekundarbereich. In Möller, K. (Hrsg.) Spiralcurriculum Kräfte und Gleichgewicht: Naturwissenschaftlich und technisch arbeiten und denken lernen. Ein Curriculum vom Kindergarten bis zur 8. Klasse. 1. Auflage. Friedrich Verlag. (https://www.telekom-stiftung.de/sites/default/files/files/Mechanik-Sekundar-Handreichung.pdf, Stand 21.01.2023)

Folgende Web-Seite gibt einen Überblick über eine Vielzahl von Physik-Lernangeboten: https://bildungsserver.berlin-brandenburg.de/physik-unterrichtsmaterial/
Es stehen einige Experimentierkästen für Physik auf dem freien Markt zur Verfügung. Diese sind dafür gedacht, dass sich Kinder nach eigenem Interesse Themen auswählen und dann bearbeiten. Die Kästen enthalten Anleitungen zu den bereitgestellten Experimenten:

Erlebe Physik – Experimentierkästen für Groß und Klein

https://www.experimentiershop.de/Physik; https://vaterzeiten.de/spielzeugwelt/experimentierkasten/

Es gibt mehrere Quellen von Freihandexperimenten für alle Lernniveaus (z. B. https://www.experimentis.de/experimente-index/). Hier kann sich die Lehrperson ein zur Lerngruppe passendes Experiment heraussuchen. Die Anleitung enthält Angaben zur Vorgehensweise und dem Material und liefert auch eine Erklärung zum jeweiligen Experiment. Andere Sammlungen von Experimentiermaterial finden Sie im Stufenmodell zu NaWi.
Es gibt auch ein Unterstützungsraster für die Vorbereitung inklusiven Naturwissenschaftsunterrichts, das jedoch eher für einzelne Stunden geeignet ist. Hieraus können sich Lehrende aus einem der vorhandenen Stufenmodelle Unterrichtsstunden ableiten (NiNu, https://www.cinc.uni-hannover.de/fileadmin/cinc/Veroeffentlichungen_des_Netzwerkes/20211117_NinU-Unterstuetzungsraster.pdf). Dazu werden umfangreiche Hilfestellungen angeboten (https://www.cinc.uni-hannover.de/fileadmin/cinc/Veroeffentlichungen_des_Netzwerkes/Hilfestellungen_mit_CC_BY_SA.docx, jeweils Stand 21.01.2023).
Es enthält auf einer Achse die Punkte „Diversität anerkennen, Barrieren erkennen, Partizipation“ ermöglichen, auf der anderen Achse die Punkte „sich mit naturwissenschaftlichen Kontexten auseinandersetzen, naturwissenschaftliche Inhalte lernen, naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung betreiben und über Naturwissenschaften lernen“.

Vor allem Experimentierkästen bieten viele Stunden z. T. aufeinander aufbauende physikalische Arbeit und sinnvolle Lernmöglichkeiten. Der Vorteil ist, dass das benötigte Material schon mitgeliefert wird. Es muss allerdings darauf geachtet werden, dass nichts verloren geht. Einzelteile können nicht so einfach wiederbeschafft werden. Experimente aus Alltagsmaterialien haben u. a. den Vorteil, dass man sie als Hausaufgabe aufgeben kann oder dass alle Kinder ein eigenes Experiment durchführen können und nicht mit mehreren am Experiment arbeiten (was beides Vor- und Nachteile hat).

Bearbeitung des frei gewählten Themas

Haben sich die Lernenden ein Thema ausgewählt, nehmen Sie das vom Lehrenden bereitgestellte Lernmaterial mit zum Arbeitsplatz und beginnen mit der Vorbereitung. Wenn kein Material bereitgestellt wurde, muss je nach kognitiver Entwicklungsstufe mit den Lernenden überlegt werden, welche Materialien benötigt werden. Diese können je nach Selbstständigkeit der Lernenden selbst besorgt werden oder durch die Lehrkräfte für die nächste Unterrichtsstunde. Differenzierung ist z. B. in Form einer Lerntheke möglich. Hier werden Materialien zu den ausgewählten Themen in verschiedenen Differenzierungsstufen im Lernraum bereitgestellt und die Lernenden können sich selbst etwas Passendes und für sie Interessantes heraussuchen.

Wenn ein Experiment durchgeführt werden soll, ist es hilfreich, die Lernenden den Führerschein „vorgegebene Experimente aufbauen und durchführen“ absolvieren zu lassen (siehe „Experimentier-Führerschein“ in Kapitel 4 dieses Dokuments oder im gemeinsamen NaWi-Dokument für die Fächer Biologie, Chemie und Physik. So kann die Selbstständigkeit der Lernenden vorher eingeschätzt und gefördert werden.

7. Kommentierter Überblick über weitere Stufenmodelle in Physikdidaktik

Da im inklusiven und differenzierenden Unterricht die Verschiedenheit der Entwicklung von kognitiven und sozio-emotionalen Fähigkeiten bei Menschen beachtet wird (vgl. Pitsch, 2005), ergibt sich unter anderem Folgendes: Die im Physikunterricht für inklusive bzw. heterogene Klassen benötigten Differenzierungsebenen müssen insgesamt einen wesentlich breiteren Abstand besitzen als für Klassen ohne Berücksichtigung von Heterogenität bzw. Inklusion. Dies ist aber natürlich noch längst nicht alles. Da Physikunterricht in der Schule normalerweise erst in der 7. Klasse bzw. integriert in den naturwissenschaftlichen Unterricht in der 5. Klasse einsetzt, fehlt es Sekundarlehrern oft an einer Ausbildung, Physik inklusiv zu unterrichten. Lehrende von Sekundarschulen müssen sich dadurch praktisch in Schulformen niedrigerer Klassenstufen einarbeiten, was aber im Arbeitsalltag nicht geleistet werden kann. Es gibt für die Grundschule umfassende theoretische Postulate für inklusive Didaktik und konzeptionelle Überlegungen zur Gestaltung inklusiven Sachunterrichts, aber Konkretisierungen fehlen (Seitz, 2005).

Um eine weitere Einarbeitung in das Thema zu erleichtern, wird hier eine Literaturliste angeboten. Diese informiert über in dem Fach vorliegende Stufenmodelle in geeigneten Print- und Online-Angeboten und charakterisiert diese knapp. In der schulischen Ausbildung im Fach Physik liegen folgende Stufenmodelle bereits vor:

Nach Vorliegen der Ergebnisse von internationalen Schulleistungsstudien TIMSS95 (Baumert et al., 1997) und PISA 2000 (Baumert et al., 2001) wurden für Deutschland gültige Bildungsstandards und länderspezifische Kerncurricula entwickelt (weiterführende Ergebnisse siehe PISA 2015, Reiss et al, 2016; TIMMS, 2019, Selter et al., 2020).

Bildungsstandards Physik für den mittleren Schulabschluss:

In den Bildungsstandards sind verpflichtend zu implementierende Kompetenzen für den mittleren Bildungsabschluss aufgeführt. Die Bildungsstandards umfassen folgende Kompetenzbereiche „Fachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation, Bewertung“.

Beschlüsse der Kultusministerkonferenz (2004).Bildungsstandards im Fach Physik für den mittleren Schulabschluss.Sekretariat der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (Hrsg). Luchterland: Neuwied. (https://www.kmk.org/fileadmin/Dateien/veroeffentlichungen_beschluesse/2004/2004_12_16-Bildungsstandards-Physik-Mittleren-SA.pdf, Stand 09.01.2023)

Wegen anfänglich noch nicht stark wissenschaftlicher Fundierung gibt es zahlreiche Arbeiten zur Validierung und empirischen Prüfung der Bildungsstandards, von denen aus Platzgründen nur eine Auswahl genannt werden soll:

Walpuski, M., Kampa, N., Kauertz, A. & Wellnitz, N. (2008). Evaluation der Bildungsstandards in den Naturwissenschaften. Der mathematische und naturwissenschaftliche Unterricht, 61(6), 323–326.

Walpuski, M., Kauertz, A., Kampa, N., Fischer, H. E., Mayer, J., Sumfleth, E. & Wellnitz, N. (2010). ESNaS – Evaluation der Standards für die Naturwissenschaften in der Sekundarstufe. In A. Gehrmann, U. Hericks & M. Lüders (Hrsg.), Bildungsstandards und Kompetenzmodelle – Beiträge zu einer aktuellen Diskussion über Schule, Lehrerbildung und Unterricht (S. 171–184). Bad Heilbrunn: Klinkhardt. (https://www.researchgate.net/publication/263518612_ESNaS_–_Evaluation_der_Standards_fur_die_Naturwissenschaften_in_der_Sekundarstufe_I, Stand 09.01.2023)

Wellnitz, N., Fischer, H.E., Kauertz, A., Mayer, J., Neumann, I, Pant, H. A. et al. (2012). Evaluation der Bildungsstandards – eine fächerübergreifende Testkonzeption für den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung. Evaluation of National Educational Standards – an interdisciplinary test design for the competence area acquirement of knowledge. In: Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 18.

Es liegen auch Bildungsstandards für die allgemeine Hochschulreife vor, welche sich an die Bildungsstandards für den mittleren Schulabschluss anschließen. Sie enthalten neben den oben genannten Kompetenzbereichen auch Basiskonzepte und beschreiben neben den Kompetenz-Stufen auch den Bildungsbeitrag des Fachs Physik.

Beschlüsse der Kultusministerkonferenz (2020).Bildungsstandards im Fach Physik für die allgemeine Hochschulreife.Sekretariat der Ständigen Konferenz der Kultusminister der Länder in der Bundesrepublik Deutschland (Hrsg). Hürth: Wolters Kluwer. (https://www.kmk.org/fileadmin/Dateien/veroeffentlichungen_beschluesse/2020/2020_06_18-BildungsstandardsAHR_Physik.pdf, Stand 20.01.2023)

Die länderspezifische Kerncurricula erfüllen die Zielsetzungen und Vorgaben der Bildungsstandards und beschreiben den Rahmen der Kompetenzentwicklung in bestimmten Klassenstufen: Beispiele für Quellen:

Niedersächsisches Kultusministerium (Hrsg., 2015) Lehrplan Naturwissenschaften, Niedersachsen, Hauptschule (hauptsächlich verwendete Quelle) (https://www.cuvo.nibis.de/cuvo.php?p=searched_download&skey_lev0_0=Fach&svalue_lev0_0=Physik&fulltextsearch_lev0=Kerncurriculum+Naturwissenschaften+Hauptschule&&uploadnum=0, Stand 20.01.2023):
- Ministerium für Bildung, Wissenschaft, Jugend und Kultur (Hrsg., 2014). Rahmenlehrplan Naturwissenschaften, Rheinland-Pfalz. (https://naturwissenschaften.bildung-rp.de/fileadmin/user_upload/naturwissenschaften.bildung-rp.de/_Alt/pdf-download/Rahmenlehrplan_Naturwissenschaften_OS_2010.pdf, Stand 20.01.2023).

Die Telekom Stiftung hat ein bildungsstufenübergreifendes Spiralcurriculum in mehreren Bänden heraus gebracht. Es hat sich zur Aufgabe gemacht, möglichst allen Kindern MINT Kompetenzen zu vermitteln. Es handelt sich eigentlich um eine Materialsammlung und didaktische Begleithandreichung, welche schon im vorangegangenen Teil dieses Dokuments erwähnt wurde. Jedoch gibt es durch den spiralartigen Aufbau verschiedene Niveaus eines Themas, welche dann auch als eine Art Stufenmodell genutzt werden können.

8. Literaturverzeichnis

Baumert, J., Klieme, E., Neubrand, M., Prenzel, M., Schiefele, U. & Schneider, W. (2001). PISA 2000: Basiskompetenzen von Schülerinnen und Schülern im internationalen Vergleich. Opladen: Leske + Budrich.
Baumert, J., Lehmann, R., Lehrke, M., Schmitz, B., Clausen, M. & Hosenfeld, I. (1997). TIMSS – mathematisch-naturwissenschaftlicher Unterricht im internationalen Vergleich. Deskriptive Befunde. Opladen: Leske + Budrich.
Burgstahler, S. (2018). Universal Design of Instruction (UDI): Definition, Principles, Guidelines, and Examples. [Online verfügbar unter: https://www.washington.edu/doit/universal-design-instruction-udi-definition-principles-guidelines-and-examples Stand 18.10.2022]
Ebel, M. (2020). Förderung von naturwissenschaftlichen Konzepten und Bildungssprache von Vorschulkindern – Effekte kontext-reduzierter Gespräche auf konzeptuelle Vorstellungen zu Hebelwirkung und bildungssprachliche Lexik und Grammatik. Online Veröffentlichung der Bibliothek der Rheinland-Pfälzisch Technischen Universität Kaiserslautern Landau. [Online verfügbar: https://kola.opus.hbz-nrw.de/files/2030/Diss_Ebelektr.pdf, Stand 18.01.2023]
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Bilder der Collage im Titel:
https://commons.wikimedia.org/wiki/Bubble?uselang=de#/media/File:Traubensaft_Schaum_1.JPG
(böhringer friedrich – Eigenes Werk)

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