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Werkstattversuch


Definition


Basiswissen


Seit ihrer Gründung im Jahr werden in der Mathe-AC Lernwerkstatt in Aachen Versuche entwickelt und im täglichen Unterricht eingesetzt, die mathematische und naturwissenschaftliche Prinzipien begreifbar machen. Der Unterschied zu ähnlich motivierten außerschulischen Lernorten ist die enge Verbindung mit der Schulmathematik.

Kurzzusammenfassung



a) Keine Black Box


An einem digitalen Strommessgerät erkennt man nicht, wie die Stromstärke tatsächlich gemessen wird. Auch an eng und kompakt gebauten analogen Messgeräten mit Zeigern und Skalen ist das physikalische Messprinzip oft nicht zu erkennen. Man spricht von einer Black Box, einer Kiste, in die man von außen nicht hineinsehen kann. Keine Black Box ist hingegen eine Luftspule als Amperemeter: in der Spule ist ein Magnet auf einer Welle frei drehbar gelagert ist. Der Magnet dreht sich umso mehr, je stärker der Strom in der Spule ist. Siehe auch Luftspulen-Amperemeter ↗

b) Gefahrlos und einfach


Gefahrlos sind Versuche, die ausschließ mit Haushaltsmitteln und bekannten Alltagsgegenständen auskommen: Glaubersalz, Essigessenz, Schwefel, Alaun sind beispielhafte Stoffe.

c) Konzepte & Prinzipien


Die Versuche der Lernwerkstatt verdeutlichen klar benennbare Prinzipien der Mathematik und der Naturwissenschaften: an einer Luftspule kann das Prinzip gezeigt werden, dass Ströme immer Magnetfelder um sich erzeugen. Beim Entfernen von Kesselstein mit Essigessenz führt eine Erwärmung der Essenz zu einer deutlich stärkeren Reaktion. Das Prinzip hier wäre: Temperatur beschleunigt chemische Reaktionen. Siehe auch Beispiel Luftspulenmagnetversuch ↗

d) Zahlen und Messgrößen


Kubikzentimeter, Millimeter, Volt, Ampere: die meisten Versuche in der Lernwerkstatt bieten einen Anlass zum messen und zählen. Der Umgang mit Zahlen und Messgrößen soll dabei mühelos eingeübt werden. Eine spätere Mathematisierung wird dadurch erheblich erleichtert. Viele Museen und andere außerschulischen Lernorte haben diesen Anspruch nicht, sondern verbleiben oft beim eindrucksvollen Effekt ohne erkennbaren Bezug zur Schulmathematik (z. B. Riesen-Seifenblasen im Mathematikum in Gießen). Ein Beispiel für eine gute Mathematisierbarkeit ist der Ziegelstein-Wässerungs-Versuch ↗

e) Praktischer Zusammenhang


Ein Werkstattversuch bietet Anlass, größere Zusammenhänge und die praktische Bedeutung zu erkennen. So regt ein Versuch zur Elektrolyse von Wasser Ideen zu einer wasserstoffbasierten technischen Energienutzung auf. Siehe auch Wasserelektrolyse ↗

Was ist der Unterschied zu einem Freihandversuch?


Das Wort Freihandversuch wird oft als Synonmy für einen Werkstattversuch benutzt. Das Wort betont die geringe Vorbereitungszeit der Versuche im aktuellen Unterricht. Idealerweise kann man einen solche Versuch bei Bedarf ad hoc durchführen. Anders als bei den hier beschriebenen Werkstattversuchen ist aber ein erkennbarer Bezug zur Mathematik zwar oft vorhanden, aber nicht zwingend nötig. Siehe auch Freihandversuch ↗

Was ist der Unterschied zu einem Laborversuch?


Bei einem Laborversuch darf das benötigte Material oder die Raumeinrichtung aufwändig, spezialisiert, gefährlich oder teuer sein. Beispiele sind Versuche mit einem Bunsenbrenner (gefährlich), mit einer Wellenmaschine (aufwändig) oder zur Röntgenkristallographie (spezialisiert). Solche Versuche benötigen oft eine Einweisung und Überwachung durch Fachpersonen. Demgegenüber sollen Werkstattversuche auch ohne Fachpersonal durchführbar sein. Siehe auch Laborgeräte ↗

Was ist ein Spiralcurriculum?


Ein zentrales Motiv der Lernwerkstatt Aachen ist die Idee des Spiralcurriculums. Versuche sollen idealerweise schon ab dem Grundschulalter verständlich sein. Gleichzeitig sollen sie stets neue Interpretationen bis hin ins Studium erlauben. Das trifft in hohem Maße zum Beispiel auf viele Versuche der Optik zu. Siehe mehr dazu unter Spiralcurriculum ↗

Lernwerkstatt Aachen


In Aachen bietet die Mathe-AC Lernwerkstatt seit 2010 einen praxisnahen außerschulischen Unterricht in den Fächern Mathematik, Physik und Chemie an. Dabei werden theoretische Themen der Nachhilfe oder des Mentoring mit praktischen Elementen aus einer Lernwerkstatt verbunden. Mehr dazu unter Mathe-AC Lernwerkstatt Aachen ↗