Handreichung Energie und Entropie - Josef Leisen

II. Unterrichtspraktischer Teil
- Ein Unterrichtsvorschlag
1. Didaktischer Kommentar
Der Baustein Energie und Entropie beabsichtigt:
den Energiebegriff als gebietsübergreifendes
Band in der Physik herauszustellen,
den Mengencharakter der Energie zu unterstreichen,
zu verdeutlichen, dass Energieströmung
immer an die Strömung einer anderen
mengenartigen Größe gebunden ist, die
einem Potenzialunterschied einer intensiven
Größe unterliegt (gibbssche Fundamentalform),
Entropie einzuführen als die mengenartige
Größe und als Energieträger,
einen raschen, direkten Zugang zum
Entropiebegriff zu ermöglichen,
die Entropie als zentralen Begriff der Physik
herauszustellen,
eine Begriffsreduktion gegenüber der traditionellen
Thermodynamik zu ermöglichen,
die Option auf einen Ausbau in Richtung
Thermodynamik (Wahlpflichtbaustein)
oder
offene Systeme,
die Option auf einen Einblick in die statistische
Interpretation oder die informationstheoretische
Interpretation der Entropie.
Die allgemeinen Zielsetzungen des Bausteins
sind:
Entwicklung und Förderung des Denkens
in Flüssen bzw. Strömen,
Entwicklung und Förderung des Denkens
in Analogien,
Bekanntes und Vertrautes (Wissen, Formeln,
Gesetze, Vorstellungen, ... ) in einen
gemeinsamen Zusammenhang, in ein
System bringen und damit Disparates und
angeblich weit auseinanderliegendes näherbringen
(systemisches Denken).
Entsprechend dem Charakter des Bausteins
Energie und Entropie trägt der Unterricht
einige Merkmale, die ihn vom Unterrichten
anderer Gebiete unterscheidet:
Die Begriffsbildung erfolgt in Anknüpfung
an die Alltagserfahrungen zu den begriffen
Temperatur, Energie und Wärme.
Durch die Betonung des Denkens in Analogien
treten Strukturen in den Vordergrund
und der Unterricht erhält einen formalen
Charakter.
Das Denken und Sprechen in Flüssen
bringt Anschaulichkeit in den Unterricht.
Der Unterricht enthält keine zentralen
großen Experimente, sondern eher Anschauungsbeispiele
aus dem Alltag im
Sinne von 'Freihandexperimenten' und
'Anschauungsmaterialien'. (Messexperimente
fehlen fast völlig, es sei denn, man
steigt tiefer in die Untersuchung von
Entropieströmen mittels Peltier-Elementen
ein. Dafür ist aber der Zeitansatz in
diesem Baustein zu knapp.)
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