Exkursionsbericht Atominstitut der TU Wien

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Exkursionsbericht Atominstitut der TU Wien Verfasser: Stefan Schober, Martin Nikodim, Markus Meiringer Exkursionsort: Atominstitut der TU Wien, nähe Schlachthausgasse Durchführung: am 12.Dezember 2011
Exkursionsbericht Atominstitut der TU Wien Verfasser: Stefan Schober, Martin Nikodim, Markus Meiringer Exkursionsort: Atominstitut der TU Wien, nähe Schlachthausgasse Durchführung: am 12.Dezember )Organisation 1.1) Zeiteinteilung Die Zeiteinteilung sah in etwa wie folgt aus: Wochenende vorher: Aussendung der Informationsblätter zur Anreise Treffpunkt um 9:15 Uhr öffentlichen Bereich des ATI Austeilen der Informationsblätter zur Exkursion und Beginn der Vorbesprechung um 9:15 Uhr Ende der Vorbesprechung um 9:30Uhr Eintreffen der Führungsperson, Organisatorisches Beginn der Führung um 9:30Uhr Ende der Führung um etwa 11 Uhr Zusammensetzen der Gruppe auf einem Tisch, mit anschließender Besprechung der Fragebögen. Einsammeln des Spendenobulus und beenden der Exkursion um 11:15 Uhr. 1.2) Führungsperson Die Vor- und Nachbesprechung wurde von Stefan Schober, Martin Nikodim und Markus Meiringer geleitet, die etwa eineinhalbstündige Führung von einer angehörigen Person des Atominstituts. Hier ist hinzuzufügen, dass anscheinend nicht immer dieselbe Person die Führungen durchführt, es können so starke Abweichungen im Vortrag oder Ablauf entstehen. Da das ATI sehr groß ist und eine Fülle an Informationen bietet, ist es möglich einige Schwerpunkte zu setzen. 1.3) Teilnehmende Personen Die Teilnehmenden Personen waren eine homogene Gruppe aus Lehramtsstudenten der Physik an der Uni Wien. Man sollte aber nicht prinzipiell davon ausgehen, dass zu einer Exkursionsgruppe keine weiteren fremden Personen hinzukommen, da an einem Überblick interessierte Gruppen oft zu einer Führung zusammengefasst werden. 1 2) Inhalte der Exkursion 2.1) Kurzer geschichtlicher Abriss der Geschichte des ATI Zu Beginn der Exkursion wurden von der Führungsperson einige geschichtliche Grundlagen des ATIs erläutert, beispielsweise die Tatsache, dass das ATI zuerst den österreichischen Universitäten im Allgemeinen gehörte und erst später gänzlich der TU übergeben wurde. Weiters erfährt man auch über die verschiedenen Forschungseinrichtungen am ATI. 2.2) Physikalischer Inhalt Der große Überbegriff der Exkursion wird wohl Strahlung, Kernreaktoren, Atomenergie oder dergleichen lauten. Der Hauptteil der Führung bezieht sich auf den Kernreaktor, es werden unter anderem die Vorgänge bei der Kernspaltung erläutert und die Verwendung des Reaktors in der Forschung. Zum Thema Strahlung werden im Laufe der Führung auch die Strahlenarten erklärt und die Möglichkeit der Abschirmung mit einem Detektor direkt experimentell gezeigt. Einen weiteren Teil der Exkursion nimmt die Tieftemperaturphysik ein, so werden Anwendungen der Tieftemperaturphysik anhand eines starken Diamagneten gezeigt. 3) Ziele der Exkursion 3.1) Allgemeines und Lehrplanbezug Bei unserer Exkursion handelt es sich um eine Überblicksexkursion, da es den Schülern und Schülerinnen nicht direkt möglich ist in die Exkursion einzugreifen oder selbst handwerklich tätig zu werden. Prinzipiell wird die Exkursion für beinahe alle Klassen angeboten, vernünftig durchgeführt kann sie laut Führungsperson ab der vierten Unterstufe durchgeführt werden. Das ist eben diese Schulstufe, bei der schon ein Grundstock an Wissen vorhanden ist auf den man aufbauen kann. Wir haben die Exkursion für die siebente und achte Klasse geplant, hier ergeben sich auch direkte Verbindungen zum Lehrplan: Beitrag zum Bildungsbereich: - Mensch und Gesellschaft: Physik als Grundlagenwissenschaft (Welterkenntnis) und als angewandte Wissenschaft (Weltgestaltung) verstehen; Verantwortung für den nachhaltigen Umgang mit materiellen und energetischen Ressourcen übernehmen ; ethische Maßstäbe in der gesellschaftsrelevanten Umsetzung physikalischer Erkenntnisse beachten; rationale Kritikfähigkeit bei gesellschaftlichen Problemen (z.b. Klimawandel, Elektrosmog, ionisierende Strahlung) entwickeln Durch diese Exkursion erkennt man direkt, was die Physik in der Welt leistet und wie wichtig Forschungseinrichtungen sind um das Leben für alle einfacher und sogleich sicherer zu machen. Durch die Exkursion erhält man zudem einen tieferen Einblick in 2 das Thema Kernreaktoren, dieser ist unserer Meinung nach wichtig, da aufgrund kürzlicher Ereignisse viel Unwahrheiten und Ungenauigkeiten über die Kernkraft verbreitet werden. Lehrstoff: 7. und 8. Klasse Supraleiter - mit Hilfe der Elektrodynamik Grundphänomene elektrischer und magnetischer Felder erklären können und ihre Bedeutung in einfachen technischen Anwendungen verstehen. Wie bereits in der Überschrift erwähnt, bezieht sich dieser Teil des Lehrstoffes auf den Supraleit- und Diamagnetteil und dies passt im Lehrplan am ehesten zu den magnetischen und elektrischen Feldern. Kern/-Atomphysik - Einblicke in den Strahlungshaushalt der Erde gewinnen und Grundlagen der konventionellen und alternativen Energiebereitstellung erarbeiten - Einsichten in kernphysikalische Grundlagen (Aufbau und Stabilität der Kerne, ionisierende Strahlung, Energiequelle der Sonne, medizinische und technische Anwendungen) gewinnen und die Problematik des Umgangs mit Quellen ionisierender Strahlung verstehen Dieser Lehrplanbezug ist wohl selbsterklärend, durch die vielen Hintergründe zur Strahlung, zu Atomen und zur Energieerzeugung im Allgemeinen eignet sich unsere Exkursion quasi direkt für die Behandlung dieses Kernstoffgebietes des Lehrplanes. 3.2) Fächerübergreifende Ziele Die Exkursion kann man auch Fächerübergreifend führen, es ergeben sich dahingehende Möglichkeiten mit Biologie, Chemie und Geschichte. Im Biologieunterricht könnte man beispielsweise die Auswirkung der Strahlung auf den menschlichen Körper und generell auf Lebewesen diskutieren. Im Chemieunterricht kann man ebenfalls den atomaren Aufbau der Materie besprechen und zusätzlich die Reaktionen der chemischen Elemente bei der Kernspaltung. Weiters können auch die chemischen Reaktionen des Körpers auf radioaktive Strahlung besprochen werden. Ein weiteres Fach zum fächerübergreifenden Unterricht ist Geschichte, hier könnte man beispielsweise geschichtliche Ereignisse zum Thema Strahlung, wie die Atombomben, Tschernobyl, Fukushima, etc. besprechen. 3 3.3) Einordnung nach dem Kompetenzmodell NAWI 8 Wir würden die Exkursion in folgende Kompetenzbereiche einordnen, man sieht klar die Parallelen zum Lehrplan, zudem sind unserer Meinung nach die meisten gewählten Kompetenzen selbsterklärend. Wissen organisieren: W 1: Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. W 4: Die Auswirkungen von Vorgängen in Natur, Umwelt und Technik auf die Umwelt und Lebenswelt erfassen und beschreiben. Erkenntnisse gewinnen: E 2: Zu Vorgängen und Phänomenen in Natur, Umwelt und Technik Fragen stellen und Vermutungen aufstellen. E 3: Zu Fragestellungen eine passende Untersuchung oder ein Experiment planen, durchführen und protokollieren. hier würde vor allem der Folgeunterricht angesprochen werden, bei dem diverse Projekte durchgeführt werden können. Schlüsse ziehen: S 2: Bedeutung, Chancen und Risiken der Anwendungen von naturwissenschaftlichen Erkenntnissen für mich persönlich und für die Gesellschaft erkennen, um verantwortungsbewusst zu handeln. S 4: fachlich korrekt und folgerichtig argumentieren und naturwissenschaftliche von nicht-naturwissenschaftlichen Argumentationen und Fragestellungen unterscheiden. 3.4) Ziele der Arbeitsaufträge Prinzipiell ist zu den Arbeitsaufträgen zu sagen, dass wir der Meinung sind, diese erst nach der Exkursion auszuteilen und besprechen. Dies hat einerseits den Sinn, dass dich die SchülerInnen auf die Exkursion an sich konzentrieren und andererseits ist man so nicht gezwungen den Führungsleiter quasi zur Beantwortung spezieller Fragen zu drängen - Teile des Fragebogens die nicht angesprochen werden müssen im Nahhinein auch nicht von den Schülern erfragt werden. Ein weiterer Grund für diese Maßnahme ist, dass so keine Stifte oder ähnliches in den Reaktor fallen können, da dieser offen ist kann dies durch Unachtsamkeiten der SchülerInnen durchaus passieren. Generell ist das Ziel der Arbeitsaufträge der Exkursion noch einmal Revue passieren zu lassen und so das gelernte zu festigen, zudem werden sich die SchülerInnen so etwas zur Exkursion aufschreiben, was sie ansonsten eventuell vergessen hätten. 4 3.5) Bezug zu den Leitlinien Das Leitprinzip der Realitätsorientierung wurde in dieser Exkursion sehr deutlich umgesetzt. Dies zeigte sich vor allem bei der Diskussion um Atomenergie, die heute aktueller denn je ist, oder durch die Erkenntnis, dass man auch im Alltag ständig verschiedensten Arten von Strahlung ausgesetzt ist. Dies wurde auch in den Feedbacks als zentrales Leitschema erwähnt. Ein weiteres Prinzip war der fächerübergreifende Aspekt der Exkursion. Hier würden sich dem Thema gemäß Biologie oder Chemie als Fächer für übergreifenden Unterricht eignen. 4) Ablauf der Exkursion 4.1) Planung und dahingehende Verbesserungen Der Treffpunkt sowie die Vorbesprechung im öffentlichen Bereich des ATI lief bei unserer Exkursion reibungslos ab, weil die Gruppe nicht allzu groß war. Bei größeren Schulklassen oder Exkursionen mit mehreren beteiligten Klassen könnte die Vorbesprechung schwieriger werden, weil nur wenige Sitzmöglichkeiten im Öffentlichkeitsbereich vorhanden sind. Mitschreiben oder ähnliches würde dadurch erschwert werden, weshalb in solchen Fällen eine Vorbesprechung schon im Rahmen der Vorbereitung in vorhergehenden Unterrichtsstunden erfolgen sollte. Ähnliches gilt für die Nachbesprechung. Auch hier wären zu wenig Sitzgelegenheiten, um gleich im Anschluss eventuelle Arbeitsaufträge oder Ähnliches auszuführen. 4.2) Die Führungsperson und deren Qualität(en) Da die Führungspersonen, wie bereits erwähnt, abwechseln, wäre es zur gezielten Vorbereitung mit einer Schulklasse vor der Exkursion wichtig, zu wissen, wer die Führung leiten wird. Dabei kann es helfen, Kontakt mit der jeweiligen Führungsperson schon im Vorhinein aufzunehmen und sich über deren geplanten Ablauf genau zu informieren. Im Groben sind die einzelnen Führungen zwar gleich aufgebaut, unterschiedliche Führungspersonen gehen aber auf gewisse Themen unterschiedlich genau ein. Die Führung mit unserer Gruppe wurde von einer Mitarbeiterin des ATI durchgeführt. Sie begann mit einem allgemeinen Überblick über das Institut, um sich dann dem Hauptbereich Strahlung und Kernenergie mit dem Besuch des Kernreaktors zu widmen. Den Abschluss bildete ein kurzes Experiment zum Thema Supraleiter und ein Abschnitt zum Thema Strahlung. Dabei setzte sie zumeist auf frontalen Vortrag, wandte sich allerdings auch mit Fragen direkt an die ExkursionsteilnehmerInnen. In manchen Passagen waren die vorgetragenen Inhalte unserer Ansicht nach etwas zu kompliziert für Schulklassen (dies kristallisierte sich auch in den Feedbacks heraus), was allerdings durch Absprechen mit der Führungsperson und gezielte Vorbereitung zu den im Verlauf der Führung auftretenden Fragestellungen etwas ausgeglichen werden kann. 5 Insgesamt fällt unser Urteil über die Führungsperson und deren Qualitäten durchwegs positiv aus. Sie wirkte im gesamten Verlauf der Exkursion kompetent und war immer bereit, sich den Fragen der ExkursionsteilnehmerInnen zu stellen. 5) Nachbesprechung und Gedanken zum Erfolg der Exkursion 5.1) möglicher Follow-up Da die Exkursion einige Themenbereiche anschneidet, sind vielfältige Möglichkeiten für einen anschließenden Unterricht möglich. Verschiedene Arten von Strahlung könnten, ausgehend von der Exkursion, betrachtet und ihre Gefahr für den Menschen besprochen werden. Diese Ideen spiegelten sich auch in den Feedbacks wider. Hauptthema ist dabei aber sicherlich die Funktionsweise von Kernreaktoren und die Diskussion über die Verwendung von Atomenergie. Dabei wäre eine Möglichkeit, die SchülerInnen in Gruppen einzuteilen, um eine Pro-Contra- Diskussion zum Thema Atomkraft aufzustellen. Auch über Alternativen zur Atomkraft könnte so im Rahmen einer Energiediskussion gesprochen werden. Im Mittelpunkt dieses Followups würde dabei eine fachlich richtige Argumentation stehen, wodurch auch die physikalischen Hintergründe der Exkursion noch einmal wiederholt würden. Auch eine schriftliche Ausarbeitung jeder Gruppe zu den verschiedenen Themen wäre dabei sinnvoll. 5.2) kritische Betrachtungen und Stellungsnahmen zu den Feedbacks Bei der Betrachtung der Feedbacks stellte sich heraus, wo noch Verbesserungspotential bei einer Planung und Durchführung dieser Exkursion liegen könnte. Einerseits könnte schon im Vorhinein Informationsmaterial zum Atominstitut an die Gruppe ausgeteilt werden, um schon etwas Vorwissen zu sammeln. Ein weiterer Kritikpunkt war, dass der Vortrag für Studenten zwar angemessen, für Schulklassen aber zu kompliziert gewesen sei. Hier wäre es wichtig, schon im Vorhinein mit der Führungsperson Absprache zu halten und sich über die angesprochenen Themen zu einigen. Dies würde auch eine individuellere Gestaltung der Führung ermöglichen. Eine kritische Betrachtung unsererseits ist außerdem, dass wir die Schwangerschaft einer unserer Kolleginnen nicht bedacht hatten, die deshalb nicht an der Führung im Reaktor teilnehmen konnte. Dies ist ein wichtiger Punkt, der in Zukunft schon im Vorhinein mitgeteilt werden müsste, weil die Führung zu einem Großteil im Reaktor stattfindet. 5.3) Abschließende Worte Zusammenfassend kann man sagen, dass unsere Gruppe mit dem Ablauf der Exkursion durchaus zufrieden war. Auch die Feedbacks fielen größtenteils positiv aus. Wir persönlich halten das ATI als Exkursionsziel für Schulklassen als sehr geeignet, weil es sowohl einige physikalische Themenbereiche anspricht als auch historische und aktuelle Diskussionsthemen anschneidet. Die Führung kann, je nach Schwerpunktsetzung, Vor- und Nachbereitung auf vielfältige Weise in den Unterricht eingebettet werden. 6
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