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Portfolio-Arbeit

Mit viel Energie: Portfolios im Physikunterricht

Ein Portfolio ist eine Sammlung von Materialien, die durch aktives Handeln der Lernenden zustande kommt. Im Physikunterricht kann das Portfolio wichtiger Bestandteil einer naturwissenschaftlichen Projektarbeit sein.

Portfolio-Arbeit: Mit viel Energie: Portfolios im Physikunterricht Die Schüler experimentieren zum Thema Strom/Elektrizität und ziehen erste Schlüsse © Christian Schwier - stock.adobe.com

Im Physikunterricht der Sekundarstufe geht es um Elektrizitätslehre. Das Projekt heißt: „Der einfache Stromkreis“. Die Lernenden sollen einen einfachen Stromkreis als Schaltskizze darstellen, bauen und beschreiben können sowie die Grundbegriffe des einfachen Stromkreises kennenlernen. Weiterhin sollen sie verschiedene Bauteile kennenlernen, benennen und ihre Funktionen beschreiben können. Am Ende steht die Aufgabe, adressatengerechte Präsentationen ihrer Ergebnisse zu halten und dabei die Fachsprache zu verwenden. Neben Fachwissen und Kommunikation ist als Erkenntnisgewinn vorgesehen, dass die Lernenden Experimente planen und durchführen und die gewonnenen Erkenntnisse auf neue bzw. weiterführende Sachverhalte übertragen.

Portfolio als Begleiter für ein Physikprojekt

Im Folgenden soll schrittweise dargestellt werden, wie die Projektplanung aussehen kann. Nach der Einführung der Schüler in die Portfolio-Arbeit werden alle Arbeitsblätter, die Ergebnisse der Experimente und eigener Recherchearbeit in der Mappe gesammelt.

  1. Einführung in die Portfolioarbeit: Festlegung der formalen und fachlichen Anforderung an das Portfolio (z. B. Name, Klasse, Datum, Überschriften zu den einzelnen Arbeitsblättern etc.).
  2. Einstieg in das Thema Strom: Um das Vorwissen der Lernenden zu berücksichtigen, kann mit einem Cluster eingestiegen werden. So erfahren sie einen persönlichen Bezug zum Thema Strom.
  3. Experiment 1 — der einfache Stromkreis: Die Lernenden erhalten eine Batterie, Leitungen, Lämpchen und einen Schalter. Mithilfe der bereitgestellten Materialien sollen sie in Gruppenarbeit das Lämpchen zum Leuchten bringen. Die Lernenden fertigen ein Versuchsprotokoll mit realer Skizze an, die Teil des Portfolios wird. Anschließend folgt ein Arbeitsblatt mit vorgegeben Schaltzeichen, anhand derer die Lernenden eine Schaltskizze des Versuchaufbaus zeichnen sollen. Abschließend erfolgt eine fachliche Sicherung: Unter welcher Bedingung kann Strom fließen? (Merksatz, Schaltzeichen und Schaltplan).
  4. Experiment 2 — die Reihenschaltung: Die Lernenden bauen die Reihenschaltung anhand einer Schaltskizze auf und beobachten, was geschieht, wenn ein Lämpchen aus der Fassung gedreht wird bzw. ein weiteres in Reihen geschaltet wird. Sie halten ihre Ergebnisse auf dem Arbeitsblatt fest. Anschließend formulieren sie einen Merksatz zu den Eigenschaften der Reihenschaltung und führen ein Alltagsbeispiel an. Zur Erweiterung des Portfolios erstellen die Lernenden die Schaltskizze einer Reihenschaltung mit drei Lämpchen und einem offenen Schalter. Weiterhin sollen die Lernenden die Notwendigkeit eines Schalters in einem elektrischen Stromkreis begründen.
  5. Experiment 3 — die Parallelschaltung: Die Lernenden bauen die Parallelschaltung anhand einer Schaltskizze auf. Der Ablauf erfolgt analog zu Experiment 2.
  6. Recherchearbeit — Aufbau und Funktionsweise einer Glühlampe
  7. Experiment 4 — UND-Schaltung: Der Lehrer legt eine Folie mit der Abbildung einer industriellen Stanze mit Sicherheitsschaltung auf. Die Schüler beschreiben die Abbildung und die Besonderheit bei der Verwendung der Maschine (zwei Schalter müssen beidhändig gedrückt werden). Anschließend sollen die Lernenden ein Experiment planen, um die Schaltung der Maschine nachzubauen. Hierfür erhalten sie ein Lämpchen, zwei Schalter und eine Spannungsquelle. Die Ergebnisse werden mithilfe eines Versuchsprotokolls gesichert. Abschließend sollen die Lernenden das Portfolio fachlich ergänzen, indem sie Alltagsbeispiele mit Bildern anführen, eine Schaltskizze anfertigen und erklären, warum die Sicherheitsschaltung auch UND-Schaltung genannt wird.
  8. Experiment 5 — ODER-Schaltung: Die Lernenden sollen die fachlichen Aspekte einer ODER-Schaltung recherchieren (Schaltskizze, Begriffsklärung, Funktionsweise) und ein Experiment planen, das sie anschließend im Plenum vorstellen.
  9. Wassermodell vs. elektrischer Stromkreis: Die Lernenden erhalten einen Infotext mit entsprechenden Abbildungen zum Wassermodell und dem elektrischen Stromkreis. Anhand des Materials sollen sie die Bauteile gegenüberstellen, deren Funktion benennen und fachlich klären, was unter elektrischem Strom verstanden wird. Vertiefend sollen die Lernenden Überlegungen darüber anstellen, warum die Aussage, dass elektrischer Strom verbraucht wird, fachlich nicht korrekt ist.
  10. Gefahren des elektrischen Stroms: Rechercheaufgabe zu den Gefahren des elektrischen Stroms. Anfertigen eines Informationsblattes, das die Gefahrenquellen im Alltag, Sicherheitsmaßnamen und Erste-Hilfe-Maßnahmen bei Unfällen mit elektrischem Strom aufzeigt. Alternativ können die Lernenden ein Interview mit einem Experten durchführen und protokollieren.

Die oben skizzierte Unterrichtseinheit kann je nach Vorgehensweise im Offenheitsgrad differenziert und ergänzt werden. Wichtig hier ist nur, dass die Lernenden alle während der Einheit entstehenden Materialien in ihrem Portfolio sammeln und Ergebnisse dokumentieren. Hierdurch sollen sie lernen, Unterlagen sorgfältig zu sammeln und selbstständig zu arbeiten. Wichtig ist, dass sie die Materialien stets direkt nach der Bearbeitung einsortieren und nach den formalen Kriterien beschriften. Das anzufertigende Inhaltsverzeichnis wird von den Lernenden selbstständig nach jedem neu eingeordneten Arbeitsblatt ergänzt.

Ein abschließender Tipp: Seitenzahlen sollten erst am Ende bzw. vor Abgabe des Portfolios notiert werden.

Jennifer Day-Betschelt

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