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Das Goethe-Schülerlabor Physik ist ein
Service-Angebot an Schulen aller Art der Region Frankfurt und
darüber hinaus. Hier können Schulklassen anknüpfend an den
Physikunterricht selbstständig experimentieren. Dabei wird u.a.
auch mit dem Computer gemessen und zur Vertiefung des
Verständnisses Simulationen durchgeführt. Inhaltlich wird an
Schulwissen angeknüpft und dieses erweitert. Das Goethe-Schülerlabor Physik wird
vom Institut für Didaktik der Physik unter der Leitung von Prof.
Dr. Thomas Wilhelm betrieben und finanziert durch die
gemeinnützige STIFTUNG GIERSCH (7/2018 - 6/2026). Möglich wurde es durch eine
Anschubfinanzierung durch die Adolf Messer Stiftung
(9/2013 - 6/2018). Es werden eine Vielzahl verschiedener Themen angeboten. Die die Klassen begleitenden Lehrkräfte sowie die betreuenden Studierenden bekommen so auch Anregungen für den eigenen Unterricht. Studierende haben zudem die Möglichkeit, Erfahrungen im Umgang mit Schülern zu sammeln. Die Organisation liegt (außer beim Thema "Radioaktivität") aktuell bei Jakub Knebloch, knebloch@physik.uni-frankfurt.de. Seit 7/2019 fördert die STIFTUNG GIERSCH auch das Schülerlabor "Radioaktivität und Strahlung", das nun zum "Goethe-Schülerlabor Physik" gehört. Auch das hessische Kultusministerium unterstützt dies durch eine Teilabordnung. Die Organisation liegt bei Simon Cerny, simon.cerny@grb-online.net. Die Experimente und die Ausstattung des Schülerlabors "Radioaktivität und Strahlung" wurden gestiftet vom GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt (Betrieb dort von 2003 bis 2015). Von Beginn an wurde es vom Hessischen Kultusministerum unterstützt und seit 2019 von der STIFTUNG GIERSCH gefördert. Insgesamt wird das "Goethe-Schülerlabor Physik, finanziert durch die gemeinnützige STIFTUNG GIERSCH" von ca. 4.500 Schüler und Schülerinnen im Jahr besucht (Zahlen VOR Corona). Angebotene Themen (Organisation Jakub Knebloch): 1. Schülerlabor „Magnetismus“ (Grundschule) 2. Schülerlabor „Auge“ (Sek. I) 3. Schülerlabor „Totalreflexion“ (Sek. I) 4. Schülerlabor „Einführung Mechanik“ (Sek. I) 5. Schülerlabor „Elektromobilität“ (Sek. I+II) 6. Schülerlabor „Kriminalistik“ (Ende Sek. I) 7. Schülerlabor „Biomechanik“ (E-Phase) 8. Schülerlabor „Dynamik“ (E-Phase) 9. Schülerlabor „Spiegel“ (Grundschule) 10. Schülerlabor „Geoelektrik“ (Sek. I) und ca. ein Dutzend weitere Themen. Schülerlabore zur Radioaktivität (Organisation Simon Cerny): 1. BASIC-Labor 2. EXPERT-Labor Inklusive fächerübergreifende Schülerlabore (Orga.: farben@uni-frankfurt.de): 1. Farben 2. Kleben und Haften |
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1. Schülerlabor „Grundverständnis
Magnetismus“
Ablauf: Die
Schüler bekommen zuerst einige Grundphänomene gezeigt (Magnete
ziehen sich an und stoßen sich ab) sowie ein Erklärungsmodell
vorgestellt („Eisen-Magnet-Modell“). In vielen kleinen Stationen
können die Schüler das dann nachentdecken. |
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2. Schülerlabor „Auge“
Ablauf: In mehreren
Stationen lernen die Schüler in vielen
Experimenten vieles über das Auge
(Aufbau, Pupillengröße, Akkommodation,
Strahlengänge, Fehlsichtigkeit, blinder
Fleck etc.). |
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3. Schülerlabor
„Totalreflexion“
Ablauf: Nach einer Wiederholung des
Phänomens lernen die Schüler in Experimenten viele verschiedene
technische Anwendungen der Totalreflexion kennen, wobei
Simulationen zum Verständnis helfen. |
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4. Schülerlabor „Videoanalyse
zweidimensionaler Bewegungen“ zur Einführung in die
Mechanik
Ablauf: Schüler filmen die Bewegung von
Spielzeug (Lego-Eisenbahn, Carrera-Bahn, Darda-Bahn,
Schiffschaukel) und werten diese qualitativ mit dem
Videoanalyseprogramm measure dynamics aus. |
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5. Schülerlabor „Elektromobilität“
Ablauf: Es
wird die Funktionsweise der haushaltsüblichen Stromwendermotore
und der Drehstrom-Synchronmotore von Elektroautos in
Experimenten und Simulationen kennengelernt und ein
Stromwendermotor gebaut (Basisteil). |
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6. Schülerlabor „Kriminalistik“
Ablauf: Den
Schülern wird ein Kriminalfall „Mord im Museum“ präsentiert, den
sie mit Hilfe kriminaltechnischer Untersuchungen lösen sollen.
Zum Verständnis der durchzuführenden Untersuchungen müssen sie
jeweils zuerst die genutzte Physik in Experimenten und
Anleitungen kennenlernen. |
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7. Schülerlabor „Biomechanik“
Ablauf: Mit
Hilfe von Videoanalyse, Kraftmessplatte und
Beschleunigungssensor nehmen die Schüler Messwerte eigener
Bewegungen (Springen, Gehen, Sprinten) auf und werten diese aus. |
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8. Schülerlabor „Dynamik“
Ablauf: Mit
Hilfe von Videoanalyse oder mathematischer Modellbildung
untersuchen die Schüler verschiedene Bewegungen (Fallbewegung mit Luftreibung, Bewegung auf der Fahrbahn, Katapult, Kreisbewegung). |
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9. Schülerlabor „Spiegel“
Ablauf: Die
Schüler lernen sowohl die Eigenschaften des Spiegelnbildes
kennen, als auch die Reflexion von Licht am Spiegel. |
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A. Schülerlabor
Radioaktivität „BASIC“
Ablauf: Die
Schüler führen an neun identischen Experimentiersets diverse
Experimente mit einem Geiger-Müller-Zählrohr und einem
Ra-226-Strahlerstift durch, wobei eine Differenzierung nach
Arbeitstempo, Interesse und Leistungsfähigkeit möglich ist. |
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B. Schülerlabor
Radioaktivität „EXPERT“
Ablauf: Die
Schüler erhalten an acht unterschiedlichen, fest installierten
Experimentierplätzen einen Einblick in die Vielfalt moderner
Nachweistechniken der Atom-, Kern- und Elementarteilchenphysik:
Alphaspektroskopie, Halbwertszeit, Beta-Spektrometer, Nachweis
und Spektroskopie von Gammastrahlung, Rutherfordstreuung,
Gamma-Gamma-Koinzidenz, Atomstrahlexperiment von Otto Stern (im
Aufbau). |
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| Prof. Dr. Thomas Wilhelm, Institut für
Didaktik der Physik, Universität Frankfurt,
Max-von-Laue-Str. 1, 60438 Frankfurt am Main |
| vorher: Didaktik der Physik, Universität Augsburg | | ehemals: Lehrstuhl für Physik und ihre Didaktik, Universität Würzburg | |