Arbeitsauftrag 6

Hilfsmittel:

verschiedene Magnete, Metallbüroklammer, Lineal

Arbeitsvorgang:

In der folgenden Aufgabe werden die Schülerinnen und Schüler eine Forschungsfrage beantworten, um herauszufinden, ob der gleiche Magnet das gleiche Objekt in gleicher Entfernung anzieht. Wie bei anderen Forschungsaufgaben ist es auch hier wichtig, die Forschungsfrage hervorzuheben: Zieht derselbe Magnet das gleiche Objekt in der gleichen Entfernung an? Anders als bei der vorherigen Forschungsaufgabe wird das Verfahren in dieser Aufgabe in Form einer vorbereiteten Tabelle angegeben, in der die Schülerinnen und Schüler die Ergebnisse vervollständigen sollen. Die Diskussion über das Verfahren läuft mit einem Schwerpunkt auf der praktischen Realisierung der Abstandsmessung ab, von der der Magnet das Objekt anzieht. Zum Beispiel ist es wichtig, alle Messungen auf demselben Hintergrund zu machen; das Objekt muss immer in gleicher Weise auf den Magneten gerichtet sein; der Magnet muss sich immer der gleichen Seite nähern.

Die Aufgabe der Schülerinnen und Schüler wird es sein, die Größe des Magnetfeldes von zwei verschiedenen Magneten durch eine vorbestimmte Prozedur zu messen. Das Ziel der Aufgabe besteht darin, die Fähigkeit der Schülerinnen und Schüler zu entwickeln, die Daten in die Ergebnisse und dann in die relevanten Schlussfolgerungen (d. h. die in den Daten verankerten Schlussfolgerungen) zu verarbeiten. Sie lernen, mit der Identifizierung der Ausnahme und der Regel für wiederholte Messungen angemessen zu arbeiten und damit die Wichtigkeit der Durchführung wiederholter Messungen zu klären.

Die Lehrerin/ Der Lehrer erklärt den Schülern die Vorgehensweise. An Position 0 auf einem Lineal, das auf einer glatten Oberfläche (auf der Bank) platziert ist, einen der Gegenstände zur Beobachtung anbringen (Klammer, Münze - siehe Tabelle in Aufgabe 6 in den Arbeitsblättern für den Schüler). Der Magnet nähert sich dem Objekt langsam entlang des Lineals und die Schülerinnen und Schüler beobachten, wann das Objekt vom Magneten angezogen wird. Sie messen die Entfernung und schreiben sie in die Tabelle. Die Messungen wiederholen sich 4 Mal für das gleiche Objekt und den gleichen Magneten. Dann werden die Messungen für den zweiten Magneten nochmals 4 Mal durchgeführt. Messungen werden auch mit einer Münze und einem anderen Gegenstand ihrer Wahl durchgeführt.

Die Aufgabe der Schülerinnen und Schüler besteht darin, die Tabelle zu betrachten und zu überlegen, was und wie gemessen werden sollte, um die Daten in die Tabelle aufzunehmen. Sie führen dann eine Beobachtung durch und fügen der Tabelle zwei weitere Objekte hinzu, mit denen sie die Messungen durchführen. Dies müssen Objekte sein, die vom Magneten angezogen werden. Während der Arbeit der Schülerinnen und Schüler beobachtet die Lehrerin/ der Lehrer, wie sie bei der Messung voranschreiten und fordert die Schülerinnen und Schüler einzeln, (wenn nötig) in Gruppen dazu auf, Beobachtungen machen, um dem Ergebnis vertrauen zu können.

Nach der Messung haben die Schülerinnen und Schüler die Aufgabe, die Fragen unter der Ergebnistabelle zu beantworten. Fragen führen dazu, dass sie die Regel in den erhaltenen Daten identifizieren und sie dazu bringen, Daten zu verwenden, um ihre Schlussfolgerungen und andere Verallgemeinerungen zu unterstützen.

Die Lehrerin/ Der Lehrer kann eine Diskussion zu den Ergebnissen einleiten. Zum Beispiel lädt sie/ er eine Gruppe ein, ihre Ergebnisse zu präsentieren, ihre eigenen Forschungsergebnisse mit denen der Klassenkameraden zu vergleichen und die Gemeinsamkeiten und Unterschiede auszudrücken. Wenn unterschiedliche Ergebnisse gefunden werden, sollte der Lehrer versuchen, mit anderen Schülern den Grund für die Erlangung anderer Ergebnisse zu identifizieren und damit den Unterschied zu begründen.

Während der Schlussfolgerung weist die Lehrerin/ der Lehrer auf den Vergleich der Daten hin, die bei den Messungen mit demselben Magneten und demselben Objekt (wiederholte Messungen) erhalten wurden. Wenn zwischen den Messdaten ein großer Unterschied besteht, sollten die Messungen wiederholt werden und Daten, die einen sehr hohen oder sehr niedrigen Wert aufweisen, aus dem Datensatz ausgeschlossen und durch einen Messfehler gerechtfertigt werden (so genannte Fehlerakzeptanz, Ausnahme). Durch den Vergleich der Ergebnisse sollen die Schülerinnen und Schüler herausfinden, dass die Messwerte für verschiedene Objekte und den gleichen Magneten unterschiedlich sind. Wenn jedoch ein Objekt ein größeres Magnetfeld aufweist (Objekte aus größerer Entfernung anzieht), sind die für dasselbe Objekt gemessenen Werte immer größer als für den zweiten Magnet (Regelerkennung, Suche nach einer Antwort auf die Forschungsfrage in den Daten).