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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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 Lorz Verfasst am: 18. Sep 2014 01:20 Titel: Leitet Vakuum Strom? |
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Meine Frage:
Leitet Vakuum Strom?
Meine Ideen:
Im Schulunterricht werden Leiter und Nichtleiter unterschieden. Luft zählt als Nichtleiter, wäre auch unpraktisch, wenn man einen Stromkreis nicht durch Öffnen eines Schalters unterbrechen könnte.
Jedoch gibt es ja auch freie Elektronen, die z.B. in Geräten wie der braunschen Röhre, der Elektronenbeugungsröhre oder Röntgenröhre durch Felder abgelenkt oder beschleunigt werden - im Vakuum!
Leitet also das Vakuum..?
Zuletzt bearbeitet von Lorz am 19. Sep 2014 19:56, insgesamt einmal bearbeitet |
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isi1
Anmeldungsdatum: 03.09.2006
Beiträge: 2902
Wohnort: München
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| isi1 Verfasst am: 18. Sep 2014 06:53 Titel: Re: Leitet Vakuum Strom? |
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| Lorz hat Folgendes geschrieben: | | Leitet Vakuum Strom? |
Eigentlich ist Vakuum einer unser bestern Isolatoren, Lorz,
aber wenn Ladungsträger erzeugt werden, z.B. durch eine Glühkathode, werden sie durch elektrische Felder wie üblich transportiert.
Der Punkt ist, dass sich ein wirkliches Vakuum nur sehr schwer erzeugen lässt - und Gase, z.B. Luft, leiten verdünnt oft besser als bei normalem Luftdruck (siehe Glimmlampe).
_________________
Grüße aus München, isi •≡≈ ¹₁₂½√∠∞±∫αβγδεηκλπρσφω ΔΣΦΩ |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 18. Sep 2014 21:12 Titel: |
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Danke isi1 für die rasche Antwort.
..aber so wirklich überzeugen tut mich die Antwort, ehrlich gesagt, nicht. Auch zwischen (offenen) Kabelenden herscht ein elektrisches Feld, aber keine Ladungen springen über. Gibt es einen Zusammenhang zwischen Spannung, Gasdruck und Stromstärke, die die Notwendigkeit eines Leiters bei geringen Spannungen bzw. die Leitfähigkeit von fast Vakuum bei höheren Spannungen erklärt? |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8582
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| jh8979 Verfasst am: 18. Sep 2014 21:41 Titel: |
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Irgendwie geht hier einiges durcheinander:
Ein Leiter ist (grob gesprochen) ein Stoff, in dem ein Strom fliesst, wenn man eine Spannung anlegt. Das ist bei Vakuum nicht der Fall. Vakuum ist also kein Leiter.
PS: Wenn die Spannung hoch genug ist, dann fliessen auch in Isolatoren Ströme, aber deswegen bezeichnen wir sie trotzdem nicht als Leiter.
http://de.wikipedia.org/wiki/Durchschlagspannung |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Sep 2014 00:08 Titel: |
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..OK, also wenn ich es richtig verstehe, dann benötigen Elektronen ein Ausbreitungsmedium. Im Vakuum kommt es also nicht zum Stromfluss, ich kann also kein Elektron in ein Vakuum hineinschießen - richtig? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 19. Sep 2014 00:16 Titel: |
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Natürlich kannst Du auf vielfältige Art Ladungen in's Vakuum bringen und so einen Stromfluß ermöglichen - nur, das ist dann strenggenommen kein Vakuum mehr. Es ist also von sich aus kein Leiter. |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Sep 2014 00:46 Titel: |
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.aber dass das Elektron sich selbst als Leiter mitbringt, das zählt doch irgendwie in meinen Augen nicht..
Ich würde hier gern Nägeln mit Köpfen machen, also entweder
- das Elektron benötigt ein Ausbreitungsmedium
- das Elektron benötigt kein Ausbreitungsmedium |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8582
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| jh8979 Verfasst am: 19. Sep 2014 00:53 Titel: |
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Elektronen benötigen kein Ausbreitungsmedium. Das macht das Vakuum aber nicht zu einem Leiter. |
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Mecrop
Gast
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| Mecrop Verfasst am: 19. Sep 2014 01:04 Titel: |
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Fliessender Strom ist ein Ladungsausgleich. Wenn ein Elektron durch die Luft fliegt fliesst ja nicht automatisch Strom. |
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jh8979
Moderator
Anmeldungsdatum: 10.07.2012
Beiträge: 8582
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| jh8979 Verfasst am: 19. Sep 2014 01:07 Titel: |
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| Mecrop hat Folgendes geschrieben: | | Fliessender Strom ist ein Ladungsausgleich. Wenn ein Elektron durch die Luft fliegt fliesst ja nicht automatisch Strom. |
Doch. Strom ist "Ladung, die sich bewegt". Das ändert aber in der Tat nichts daran das Vakuum kein Leiter ist. |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Sep 2014 19:10 Titel: |
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..also ich versteh jetzt gar nix mehr, dabei suggerieren die Einsatzantworten, dass der Sachverhalt trivial wäre...
Ich sehe drei Aussagen, die alle gelten sollen, aber gleichzeitig als widersprüchlich kommentiert wurden:
- Elektronen können durch ein Vakuum fliegen
- Ein sich bewegendes Elektron ist ein Stromfluss
- Vakuum leitet keinen Strom
Warum soll dies einsichtig sein?  |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 19. Sep 2014 19:28 Titel: |
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OT
Viele Begriffe der Physik haben sich aus alltäglichen oder technischen Zusammenhängen herausgebildet und sind damit unscharf beziehungsweise mehrdeutig, beispielsweise Gewicht, Flüssigkeit, Strom. Das ist jedoch kein Problem, weil bei konkreten Fragestellungen darüber ein Konsens besteht.
Das Pochen auf einer scheinbaren, abstrakten und absoluten Klarheit halte ich an dieser Stelle insofern für sinnlos. In der gleichen Zeit hätte man eine Menge über tatsächliche Leitungsvorgänge oder ähnliches lernen können.
mfG |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Sep 2014 19:31 Titel: |
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@franz
Hintergrund der Diskussion ist die Frage eines Schülers im Physik-LK:
"Brauchen Elektronen ein Ausbreitungsmedium?"
Soll ich dem Schüler nun sagen, dass seine Frage ein sinnloses Rumgehacke ist? |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 19. Sep 2014 19:32 Titel: |
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jh hat es doch schon gesagt:
| jh8979 hat Folgendes geschrieben: |
Ein Leiter ist (grob gesprochen) ein Stoff, in dem ein Strom fliesst, wenn man eine Spannung anlegt. Das ist bei Vakuum nicht der Fall. Vakuum ist also kein Leiter. |
Beachte, dass eine Spannung keinen Stromfluss impliziert, genauso wenig wie ein Höhenunterschied zwischen Punkten A und B sagt, dass irgendetwas fällt. Eine Spannung bedingt immer ein elektrisches Feld (Definition). Beim Anlegen eines elektrischen Feldes an ein Metall wird sich aber ein Stromfluss einstellen, weil sich die freien Elektronen im Metall bewegen. Diese werden aber auch abgebremst und am Ende ist die Stromdichte proportional zum elektrischen Feld:
sigma heißt bezeichnenderweise "Leitwert", er drückt aus, wann ein Stoff als Leiter zu bezeichnen ist.
Leiten ist nicht "du steckst einen Strom rein und er kommt heraus". Wenn du ein Kabel hast und eine Batterie und an einer Seite Elektronen hineinfließen, fließen an der anderen Seite Elektronen heraus, aber es sind andere, als hineinflossen.
Elektronen können durch ein Vakuum fliegen.
Ein sich bewegenes Elektron ist ein Stromfluss.
Vakuum leitet keinen Strom. Das heißt nicht, dass in Vakuum keine Ströme möglich wären.
@lorz: Heißt das, du bist Lehrer? |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Sep 2014 19:52 Titel: |
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..OK, ich glaub, jetzt hab ich's:
(Fremd-)Elektronen können sich im Stoff ausbreiten $neq$ Stoff leitet Strom (Aussage ist strenger)
Dementsprechend brauchen Elektronen kein Ausbreitungsmedium, können jedoch durch bestimmte Stoffe in ihrer Ausbreitung behindert werden.
@Jayk: Ja bin ich. Warum fragst Du? Findest Du es peinlich, wenn ein Lehrer fachliche Fragen stellt? |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 19. Sep 2014 20:12 Titel: |
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..beim Durchgehen der vorherigen Antworten verstehe ich jetzt, was viele von Euch mir sagen wollten.. ich hatte vorher einfach eine falsche Definition von "Leiter" im Kopf. Nun ist der Knoten gelöst:-)
An alle, die sich an der Diskussion beteiligt haben - vielen Dank!
Zuletzt bearbeitet von Lorz am 19. Sep 2014 20:43, insgesamt einmal bearbeitet |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 19. Sep 2014 20:39 Titel: |
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| Lorz hat Folgendes geschrieben: |
@Jayk: Ja bin ich. Warum fragst Du? Findest Du es peinlich, wenn ein Lehrer fachliche Fragen stellt? |
Nein, jedenfalls nicht in dieser Allgemeinheit. Ich war mir nur sicher, in der Fragestellung Symptome einer Schülerfrage zu erkennen.
Ich finde es löblich, dass du einer Schülerfrage weiter verfolgst.
| Zitat: | | Dementsprechend brauchen Elektronen kein Ausbreitungsmedium, können jedoch durch bestimmte Stoffe in ihrer Ausbreitung behindert werden. |
Das ist auch von vorn herein klar: Aus irgendetwas muss das Medium ja selber auch bestehen. |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 21. Sep 2014 10:22 Titel: |
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.."Symptom"... interessante Wortwahl.. um welche Krankheit soll es sich denn handeln Jayk? |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 21. Sep 2014 11:19 Titel: |
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Ganz nebenbei: Das Wort "Symptom" hat einen griechischen Ursprung und bedeutet Anzeichen, Kennzeichen, Merkmal, Eigenschaft; es wurde von Jayk völlig korrekt verwendet. (Die gleiche sprachliche Wurzel finden wir beispielsweise bei der Asymptote.) |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 21. Sep 2014 11:57 Titel: |
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| Jayk hat Folgendes geschrieben: | | sigma heißt bezeichnenderweise "Leitwert" |
Nein, das ist nicht richtig.  wird Leitfähigkeit genannt und ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes.
Leitwert ist etwas anderes, nämlich der Kehrwert des ohmschen Widerstandes. |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 21. Sep 2014 14:27 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | | Jayk hat Folgendes geschrieben: | | sigma heißt bezeichnenderweise "Leitwert" |
Nein, das ist nicht richtig. wird Leitfähigkeit genannt und ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes.
Leitwert ist etwas anderes, nämlich der Kehrwert des ohmschen Widerstandes. |
Ja, korrekter Einwand. Irgendwie hatte ich das als "spezifischer Leitwert" in Erinnerung, aber du hast Recht, das heißt "Leitwert".
| lorz hat Folgendes geschrieben: |
.."Symptom"... interessante Wortwahl.. um welche Krankheit soll es sich denn handeln Jayk? |
Steht doch da: Die Krankheit heißt "Schülerfrage". Aber du suchst offensichtlich eine andere Antwort - vielleicht, was der Erreger ist? Die Antwort wird möglicherweise wehtun, aber das ist die Wahrheit, von der du dich anhand etlicher Forenbeiträge von Schülern überzeugen kannst.
Also, da du schon danach fragst: Der Erreger heißt "Physikunterricht". Schüler lernen in der Schule eine "Physik" kennen, die mit der richtigen Physik (Physik im etymologischen Sinne, also dem der Natur, als auch im Sinne der Wissenschaft, die sich damit beschäftigt) nicht allzu viel zu tun hat, und - daran haben verwirrte Lehrer, so wie du, genauso wie verwirrte Schulbuchautoren Schuld - in sich nicht logisch geschlossen ist. Das wird den Schülern im Verlauf ihrer Schulzeit sehr wohl klar, sie beginnen, sowohl den Unterricht als auch die Kompetenz ihres Lehrers (in vielen Fällen zurecht!) anzuzweifeln. Entsprechend relativieren sie ihre Fragestellungen, in manchen Fällen allerdings unbegründet:
| lorz hat Folgendes geschrieben: | | Im Schulunterricht werden Leiter und Nichtleiter unterschieden. |
Ein Lehrer, der mal an einer Universität studiert hat, hätte sich möglicherweise erinnert, dass der Begriff "Leiter" ja auch mal in der theoretischen Elektrodynamik eine Rolle gespielt hat (nämlich als eine Idealisierung, die sich in Form bestimmter (Neumann-)Randbedingungen ausdrückt), diese Einteilung also nicht spezifisch für den Schulunterricht ist. Er hätte außerdem gewusst, dass die Einteilung in Idealisierungsklassen (Festkörper, Flüssigkeiten, Gase; isotherme, isobare, isochore und adiabatische Zustandsänderungen; Para-, Dia- und Ferromagnetismus; Starrer Körper; ...) nichts Ungewöhnliches ist, wobei es Fälle geben kann, die sich schwer einordnen lassen. Mein Chemielehrer hatte eine nette Art, Mesomerie zu erklären: Etwas real Existierendes wird als Überlagerung zweier nicht real existierender Grenzfälle aufgefasst; ein Europäer, der in Afrika ein Nashorn gesehen hat, beschreibt dieses als Mischung aus Drache und Einhorn. Leider ist das im Schulunterricht nicht so häufig, Schüler sind nicht damit vertraut, dass einem Modell immer Idealisierungen zugrunde liegen. Das zwanghafte Bemühen, Vakuum als Leiter oder Nichtleiter einordnen zu wollen, hatte ich als ein weiteres Symptom gedeutet.
| franz hat Folgendes geschrieben: |
Das Pochen auf einer scheinbaren, abstrakten und absoluten Klarheit halte ich an dieser Stelle insofern für sinnlos. In der gleichen Zeit hätte man eine Menge über tatsächliche Leitungsvorgänge oder ähnliches lernen können. |
Anscheinend war ich nicht der Einzige.
Ob jh8979 den Link gepostet hätte, wenn er gewusst hätte, dass du Lehrer bist? Oder war es eher der nett gemeinte Hinweis an einen vermeintlichen Schüler: "Die Welt ist nicht schwarz-weiß"? |
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GvC
Anmeldungsdatum: 07.05.2009
Beiträge: 14861
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| GvC Verfasst am: 21. Sep 2014 14:42 Titel: |
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| GvC hat Folgendes geschrieben: | wird Leitfähigkeit genannt und ist der Kehrwert des spezifischen Widerstandes.
Leitwert ist etwas anderes, nämlich der Kehrwert des ohmschen Widerstandes. |
| Jayk hat Folgendes geschrieben: | | Ja, korrekter Einwand. Irgendwie hatte ich das als "spezifischer Leitwert" in Erinnerung, aber du hast Recht, das heißt "Leitwert". |
Was heißt Leitwert? Jedenfalls nicht . heißt "spezifischer Leitwert" oder "Leitfähigkeit". Leitwert ist, wie gesagt, der Kehrwert des ohmschen Widerstandes. Hier ging es aber um den "Namen" von . |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 21. Sep 2014 16:37 Titel: |
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"wert"  "fähigkeit"  |
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franz
Anmeldungsdatum: 04.04.2009
Beiträge: 11583
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| franz Verfasst am: 21. Sep 2014 19:37 Titel: |
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OT
| Jayk hat Folgendes geschrieben: | | Schüler lernen in der Schule eine "Physik" kennen, die mit der richtigen Physik (Physik im etymologischen Sinne, also dem der Natur, als auch im Sinne der Wissenschaft, die sich damit beschäftigt) nicht allzu viel zu tun hat[...] |
Meines Erachtens ist die physikalische Bildung des Lehreres (vordergründig) ziemlich zweitrangig, weil es nicht um ihn, sondern ausschließlich um die Schüler gehen sollte und diese müßten angestachelt werden zu fragen, probieren, zweifeln oder zu experimentieren.
Ich durfte vor Jahren an einem Spezialgymnasium einen begnadeten Physiklehrer kennenlernen: Da wurde irgendein Experiment mit einem "komischen" Ergebnis vorgeführt und er hatte "keinerlei" Erklärung. Die Leidenschaften waren geweckt: Hypothesen, Gegenmeinungen, Hilfsversuche prallten aufeinander, die von ihm praktisch nur moderiert wurden. Das ganze fand nachmittags seine Fortsetzung beim Wühlen in Büchern usw. und ich möchte schwören, daß die dabei selbständig(!!) gemachten Erkenntnisse lebenslang blieben.
Natürlich funktioniert sowas im Normalbetrieb nicht. Aber warum nicht im privaten Umfeld (bei eigenen Kindern, Enkeln o.ä.) mal spielerisch rumprobieren, wo meinetwegen Kindern mit einem längeren Fadenpendel experimentieren (Hausflur ...), Neugierde wecken - ohne fertige Antworten.
mfG |
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Lorz
Anmeldungsdatum: 18.09.2014
Beiträge: 74
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| Lorz Verfasst am: 21. Sep 2014 21:30 Titel: |
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@Jayk
Es ist in der Tat bedauerlich, dass Schüler in der Schule oft wenig mitnehmen und ihre Konzentration auf nahezu Null abfällt. Bewiesenermaßen ist eine (In-)Kompetenz des Lehrers dabei mitschuld, allerdings nicht nur die Fach- sondern auch pädagogische Kompetenz. Wenn Du meinst, dass der beste Lehrer sich einzig und allein dadurch rekrutiert, dass er alles perfekt richtig weiß, dann irrst Du gewaltig. Zuverlässigkeit, Verantwortungsgefühl, Empathie, ein respektvoller Umgang und nicht zuletzt ein Sinn für Humor werden ebenfalls von einem guten Lehrer erwartet. Dies alles in einer Person zu vereinigen ist nun mal schwierig. Zudem ist Physik meines Erachtens sehr schwierig zu unterrichten, z.B. schwieriger als Mathematik. Dass Schüler im Alter von 12 bis 16 Jahren auch noch andere Dinge im Kopf haben oder rebellische Phasen haben, kommt noch hinzu.
Dennoch habe ich die Herausforderung angenommen und gebe ich mir sehr viel Mühe, meinen Unterricht gut vorzubereiten und mich bei fachlichen Unklarheiten zu informieren, denn mir ist es NICHT egal, ob ich den Kindern Blödsinn erzähle. Und außerdem stehe ich erst am Anfang meiner Berufszeit und darf ja wohl noch mal fragen. Insbesondere teile ich ja Deine Auffassung, dass in der Schule etwas verkehrt läuft und ergründe dies seit Beginn meines Unterrichts.
Doch bevor Du so viel HASS (ja genau danach klingt Dein Beitrag) gegen Schüler und Schule predigst, mach bitte erst mal einen Vorschlag, wie DU es besser machen würdest. |
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Jayk
Anmeldungsdatum: 22.08.2008
Beiträge: 1450
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| Jayk Verfasst am: 22. Sep 2014 02:57 Titel: |
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OT
| franz hat Folgendes geschrieben: | OT
| Jayk hat Folgendes geschrieben: | | Schüler lernen in der Schule eine "Physik" kennen, die mit der richtigen Physik (Physik im etymologischen Sinne, also dem der Natur, als auch im Sinne der Wissenschaft, die sich damit beschäftigt) nicht allzu viel zu tun hat[...] |
Meines Erachtens ist die physikalische Bildung des Lehreres (vordergründig) ziemlich zweitrangig, weil es nicht um ihn, sondern ausschließlich um die Schüler gehen sollte und diese müßten angestachelt werden zu fragen, probieren, zweifeln oder zu experimentieren.[...] |
[/quote]
Interessant... Ich vermute aber mal, dass dieser Lehrer die Antwort kannte. Irgendwo habe ich mal gehört, ein Naturwissenschaftler sei nicht jemand, der die richtigen Antworten gibt, sondern jemand, der die richtigen Fragen stellt. Meiner Meinung nach steckt darin viel Wahrheit. Dennoch: Die "richtigen" Fragen sind in meinen Augen die, die man befriedigend beantworten kann und deren Antwort lehrreich ist. Man kann natürlich nur einschätzen, welche Fragen richtig sind, wenn man selbst die Erfahrung gemacht hat, welche Fragen Antworten erbringen und welche nicht.
Und um zu fragen, muss man erstmal Worte kennen: Ein Säugling lernt auch erstmal ein paar Worte, bevor er der Mutter Fragen stellen kann. Das ist auch für den Physikunterricht wichtig. Und in einer Klasse sind auch nicht alle Schüler gleich stark. Es sollte irgendwann mal eine Antwort auf jede (oder zumindest die wichtigen) gestellte Frage gegeben werden, denn sonst bleibt bei dem, der sie nicht beantworten konnte, womöglich nichts als eine Baustelle, Verwirrung.
Deine Ansicht, die physikalische Bildung des Lehrers sei nicht so wichtig, teile ich also nicht (ja, mir ist "vordergründig" und "zweitrangig" aufgefallen). Ansonsten ist das sicher ein sehr interessanter Ansatz für Unterricht. Sollte man aber nur machen, wenn man sich seiner Sache sicher ist. |
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schnudl
Moderator
Anmeldungsdatum: 15.11.2005
Beiträge: 6979
Wohnort: Wien
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| schnudl Verfasst am: 23. Sep 2014 18:19 Titel: |
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| franz hat Folgendes geschrieben: |
Meines Erachtens ist die physikalische Bildung des Lehreres (vordergründig) ziemlich zweitrangig, weil es nicht um ihn, sondern ausschließlich um die Schüler gehen sollte und diese müßten angestachelt werden zu fragen, probieren, zweifeln oder zu experimentieren. |
das halte ich schon für sehr stark überzogen...
_________________
Wenn du eine weise Antwort verlangst, musst du vernünftig fragen (Goethe) |
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