Martin Ernst Kraus

Tablets didaktisch sinnvoll einsetzen

Simulation Physik Wellen Schieberegler
PhET-Simulation zum Thema Wellen, Quelle: https://phet.colorado.edu/de/simulation/wave-on-a-string

Martin Ernst Kraus

Unterrichtserfahrungen am Beispiel der Wellenlehre

Jede Unterrichtsplanung unterliegt dem Primat der Didaktik: Nur wenn sich aus der Sache heraus bestimmte Methoden aufdrängen, sind diese letztlich auch geeignet. Methoden um ihrer selbst willen einzusetzen, bleibt ein fruchtloses Unterfangen.
Dasselbe gilt für neue Technologien: Bevor sie eingesetzt werden, muss zuerst geklärt werden, welche didaktische Funktion sie jeweils erfüllen können. Allerdings ergibt sich an dieser Stelle das Dilemma, dass angesichts der Mächtigkeit von Tablets manches Tool erst länger erprobt werden muss, um seine didaktische Funktion genauer fassen zu können.
Daher gehen viele Schulen den umgekehrten Weg und schaffen Geräte für ganze Klassen oder Jahrgänge an in der Hoffnung, dass sich zumindest in der Summe aller Unterrichtsfächer ein Mehrwert ergibt. Es gilt demnach zu prüfen, an wechen Stellen der Einsatz von Tablets einen Mehrwert für das Unterrichten darstellt. Zu diesem Zweck wurde der Fachbereich Physik an meiner Schule mit einem Satz Tablets ausgestattet, deren Administration und Verwendung vollständig in Lehrerhand liegen.
Da es sich bei diesen Tablets um iPads handelt, lassen sich möglicherweise nicht alle in diesem Beitrag angesprochenen Aspekte ohne Weiteres auf andere Geräte übertragen. Insbesondere setzt die Bedienung einiger Simulationen ein größeres Display voraus; zudem können einem die verschiedenen Betriebssysteme unterschiedlicher Gerätetypen einen Strich durch die Rechnung machen (s.a. die Hinweise dazu im Basisartikel „Smartphone, Tablet und Notebook: Was eignet sich wofür?).
Didaktischer Mehrwert
Die wichtigste Beobachtung vorweg: Es gibt Unterrichtsgegenstände in der Physik, bei denen der Einsatz von Tablets den herkömmlichen Herangehensweisen überlegen ist. Diese Überlegenheit des Tablet-Einsatzes findet sich insbesondere in den folgenden vier Bereichen:
Simulationen
Simulationen (z.B. http://phet.colorado.edu/de/) auf einem Tablet können physikalische Prozesse ikonisch-bildhaft modellieren und dynamisch darstellen, etwa die Bewegung von Gasteilchen bei der Veränderung von Zustandsgrößen. Eine wichtige Voraussetzung für einen didaktischen Mehrwert nichtstatischer Visualisierungen ist jedoch, dass die Simulation keinen dekorativen Charakter hat, sondern zum zentralen Lerngegenstand wird (vgl. [1], S. 40).
Beispiel: Mit einer Simulation zur Wellengleichung
Nach meinen Beobachtungen sind die didaktischen Vorteile einer Simulation oft weitreichend. So kann man bereits an einer Simulation in Gestalt einer recht simplen GeoGebra-Konstruktion in Abbildung 1b (http://www.geogebra.org/m/CBBcE2af) nicht nur die Kenngrößen Amplitude, Wellenlänge, Schwingungsdauer und Ausbreitungsgeschwindigkeit verdeutlicht. Nachdem sich die Schülerinnen und Schüler kurze Zeit mit der Simulation auseinandergesetzt hatten, konnten sie intuitiv selbstständig die Wellengleichung c = λ  f entwickeln. Dies wäre am Realexperiment (z.B. mit einer Wellenmaschine, s. Abb. 1a) schon aufgrund der Dämpfung kaum zu leisten. 1)
Videoanalyse
Der Mechanikunterricht krankt oft daran, dass die zugehörigen Experimente, wie z.B. Fahrbahnversuche, alltagsfern und wenig attraktiv sind. Es gibt jedoch bereits seit Jahrzehnten kostenlose Programme zur physikalischen Analyse realer Bewegungen; mit einem Tablet können solche Analysen nun effizient durch Schülerinnen und Schüler erstellt und untersucht werden.
Aus dem Funktionsumfang solcher Programme ergibt sich zudem eine vielleicht überraschende didaktische Verschiebung: In der Videoanalyse werden t-v-Diagramme meist automatisch mit generiert. Somit erhält man für jede Messung einen direkten Zugriff auf die Geschwindigkeit als Messgröße. An deren Konstanz bzw. Veränderung lassen sich das Fehlen bzw. die unmittelbaren Auswirkungen einer resultierenden Kraft untersuchen. Die Geschwindigkeitsänderung rückt daher sehr schnell in den Fokus der...

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Fakten zum Artikel
aus: Unterricht Physik Nr. 179 / 2020

Digitale Bildung

Friedrich+ Kennzeichnung Unterricht (< 45 Min) Schuljahr 10-13