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Wissenschaft

Messen, wiederholen, vorhersagen und Widersprüche diskutieren. Das ist das Konzept der „Marke Wissenschaft“.

Muss ich mich zwischen Gott und Wissenschaft entscheiden?

Nein, müssen Sie nicht. Wir sollten uns aber ganz genau ansehen, wer wofür zuständig ist. Wir machen das in fünf Schritten und brauchen dazu etwa eine Doppelstunde Zeit. Wir lernen dabei, dass nichts beweisbar ist, aber einige Erklärungen die Dinge besser beschreiben, als andere.

Schritt 1: Alles oder nichts?

Wo befindet sich die Wissenschaft?

Alles was es gibt, ist im dunkelblauen Bereich. Darin befindet sich ein heller umgrenzter Bereich.

Frage: Wo befindet sich die Wissenschaft? Außen, oder innen?

Rundherum ist nichts. Das sollte auch einmal gesagt sein. Das, was nicht existiert. Das, was es nicht gibt. Kann man sich schwer vorstellen. Ist aber so, wie das, was Sie gerade hinter ich sehen, ohne sich umzudrehen. Nichts – die Augen sind ja vorne. Es ist dieses Nichts, das Blinde von Geburt an sehen. Nichts. Es ist nicht das Nichts, das wir sehen, wenn wir die Augen schließen. Das wäre das andere nichts, aber das ist hier nicht gemeint.

Antwort: Die Wissenschaft ist innerhalb des umgrenzten Bereichs. Sie ist ein Ausschnitt von Allem, der „vier Kriterien der Wissenschaftlichkeit“ erfüllt. So wie Ja!Natürlich eine Marke für Biolebensmittel ist. Freilaufende Hühner, glückliche Bauern, keine Chemie. Ntürlich gibt es auch anderes Essen – es ist halt nur nicht Bio. Genauso ist es mit der Wissenschaft. Natürlich gibt es viel in diese Welt, es ist nicht alles Wissenschaft.

Die vier Kriterien der Wissenschaft.

Wissenschaft ist messbar: Entweder gibt es Zahlen als Messwerte, oder Begriffe wie „gut“, „sehr gut“, „nicht so“. Wie beim Essen. Das Kochen ist eine Wissenschaft, das Essen ist die Messung.

Wissenschaft ist wiederholbar: Von dir, von mir, von Onkel Fritz. Alle können es tun. Sie ist wiederholbar morgen, übermorgen, oder erst in einem Jahr. Immer können wir es tun. Und sie ist wiederholbar hier, dort, und in Australien (dort wohnt Onkel Fritz). Überall können wir es tun.

Wissenschaft ist vorhersagbar: Ein Flugzeug wird nach wissenschaftlichen Kriterien konstruiert. Wir wissen, dass es fliegen wird. Fluggesellschaften veröffentlichen sogar Flugpläne, die die zukünftige Ankunft garantieren. Sollte es einmal nicht klappen, dann gibt es immer einen Grund, nach dem alle suchen.

Wissenschaft ist widerspruchsfrei: Meine Theorie kann nicht gleichzeitig sagen, die Sonne ist gelb und die Sonne ist grün. Das wäre ein Widerspruch (das Wort mit dem „kurzen I“). Wenn mehrere Wissenschaftler:innen Unterschiedliches sagen, müssen sie solange miteinander reden, bis sie einer Meinung sind, oder zumindest ihre Unterschiede kennen.

Hinweis: Wissenschaftler:innen sind keine schlechten Menschen, sie müssen streiten, weil es sonst nicht wissenschaftlich wäre. Wir werden später darauf zurückkommen.

Schritt 2: Gibt es Geister?

Wenn ja, sind Sie sich sicher? Wenn nein, sind Sie sich sicher?

Wo wären Geister zuhause? Im Bereich der Wissenschaft? Oder im Rest.

Wenn es Geister gäbe, wären sie nicht im wissenschaftlichen Bereich zuhause. Weil dann könnten wir sie messen (sehen, riechen, schmecken), wir könnten sie immer wieder sehen, und wir könnten vorhersagen, wann sie kommen. Und wir wären uns sicher.

Da wir das aber nicht sind, geben wir die Geister in alles – außerhalb der Wissenschaft. Es kann wirklich sein, dass es sie gibt, wer weiß, aber vielleicht auch nicht. Vielleicht sehen wir sie erst morgen, aber eben nur vielleicht. Wenn es sicher wäre, dann wäre es Wissenschaft.

Hinweis: Durch Werbung versuchen einige Firmen mit ihren Produkten, wissenschaftlich zu wirken. Wir haben sind nämlich an das Leben mit Wissenschaft so gewöhnt, dass wir ganz intuitiv ihr vertrauen. Wer er schafft, mit sonderbaren Produkten trotzdem wissenschaftlich zu wirken, kann damit viele $$$ verdienen. Beispiele finden sich in der Werbung – Zahncreme vorgestellt durch Menschen in weißen Mänteln, Hautcreme durch klinisch rein wirkende Döschen und Apotheken, Trinkjoghurt, mit dem man dann – angeblich wissenschaftlich bewiesen – sehr gut aufs Klo gehen kann. Wenn das so wäre, müsste der Effekt messbar sein. Aber wie messen Sie „gut aufs Klo gehen“? Ein besonderer Fall ist Homöopathie, die Behandlung von Krankheiten mit stark verdünnten Wirkstoffen. Es ist sehr in Ordnung, daran zu glauben, es kann sein, dass es bei Ihnen funktioniert. Angeblich auch bei Kühen. Aber es gibt Probleme mit der Messbarkeit und der Vorhersagbarkeit, auch mit der Wiederholbarkeit. Was dem Ganzen keinen Abbruch tun muss – es ist halt nur nicht wissenschaftlich. So what.

Übrigens: Da im Bereich außerhalb der Wissenschaft wirklich alles ist, dürfen wir dort auch Gott hingeben. Sehr gerne.

Schritt 3: Die Sache mit der Beweisbarkeit

Es. Gibt. Keine. Beweise.

So klar uns Wissenschaft erscheint, so wichtig ist folgendes festzuhalten: Es gibt keine 100%-igen Beweise. Jede Aussage der Wissenschaft könnte auch nicht stimmen. Es gibt nur Hinweise. Man kann durch ein Experiment nichts beweisen, sondern nur zeigen. Wo liegt der Unterschied? Wenn ich Ihnen beweisen möchte, dass Schafe weiß sind, müsste ich Ihnen jedes Schaf im Universum zeigen. Das gelingt mir nicht. Ich muss irgendwann darauf vertrauen, dass Sie mir glauben. Aber: Jede Aussage der Wissenschaft kann zu 100% widerlegt werden. Das Wort mit dem „kurzen I“ – im Sinne von „gegen“. Wenn Sie mir ein schwarzes Schaf zeigen, ist meine Theorie der weißen Schafe tot. Ganz.

Ist das nicht komisch? Wir können nicht zu 100% beweisen, sondern zu 100% widerlegen? Misstrauen Sie also allen, die sagen, „die Wissenschaft“ hat bewiesen. Es geht nicht. Es braucht auch nicht zu gehen. Man muss es nur wissen.

Glauben: alles was nicht Wissen ist. Ist voll OK.

Abschließend halten wir fest: Zu dem, was sich im Inneren Bereich befindet, im Teil des Lebens, der sich nach den vier wissenschaftlichen Kriterien verhält, sagen wir „wissen“. Wir wissen es, obwohl es nicht zu 100% beweisbar ist. Wir sagen es aber so. Zu allem, was sich außerhalb dieses Bereiches befindet, sagen wir „glauben“. Einfach um den Unterschied in der passenden Wortwahl auszudrücken. Es ist keine Wertung. Glauben gehört zum Leben wie das Wissen.

Wir glauben an Gott. Wir beschäftigen uns mit Wissenschaft. Manche mehr das eine. Manche mehr das andere. Manche machen beides gleich. Und manche machen nichts.

Schritt 4: Noch was?

Ja. Nur um sicher zu sein, was das für eine Auswirkung hat, was wir gerade gelernt haben. Schauen wir uns noch die Worte an, mit denen wir uns über die Welt unterhalten.

Eine Aussage ist … alles, was sich sagen lässt. Diese Klasse ist honk. Es ist heiß. Schizngrimm. Ich bin schwerelos. – Kann Sinn machen, muss aber nicht.

Eine Behauptung ist … eine Aussage mit Wahrheitsanspruch. Ich möchte, dass Sie meine Aussage für wahr halten. Ich habe viel Geld. Die Schwerkraft lässt den Apfel fallen. Der Ball ist rund.

Da wir in der Wissenschaft aber keine Behauptung beweisen können, bleibt es dabei. Alles, was wir sagen, was wir als Merksätze in Bücher drucken. Alles, was wir als Sicher weitergeben, sind Behauptungen, die nicht zu 100% beweisbar, aber zu 100% widerlegbar. Darin liegt die Stärke der Wissenschaft, und nicht eine Schwäche.

Hinweis: Behauptungen der Wissenschaft werden auch Hypothesen genannt. Es ist aber genau das selbe. Mehre Behauptungen/Hypothesen heißen „Theorie“. In der Sozialwissenschaft sagt man auch „Thesen“. Axiome sind mehrere Behauptungen, die sehr grundlegend sind. Man kann sie nicht beweisen, aber das ganze Argumentationsgebäude würde schwanken, wenn eine davon nicht stimmt, alles ist zum Beispiel in der Mathematik auf solche Axiome aufgebaut.

Jede Aussage der Wissenschaft gilt nur so lange, bis ein anderer daherkommt und etwa Besseres behauptet.

Und überhaupt:

Physik ist die Suche nach der besten Geschichte. Sie ist vielleicht auch die Suche nach der Wahrheit.

Keine physikalische Geschichte ist beweisbar. Es gibt aber schon welche, die ganz gut erklären, was wir sehen, fühlen denken. Was wir vom Universum als richtig halten. Den Urknall zum Beispiel. Was für eine Idee. Vor 13,8 Milliarden Jahre. Hinweise darauf sind die Kosmische Hintergrundstrahlung und die Rotverschiebung der Galaxien. Aber keine Beweise. Haben Sie eine bessere Geschichte?

Mit dieser fehlenden Beweisbarkeit haben wir Flugzeuge gebaut. Wir haben über die Welt erfahren. Wir haben die Entwicklung der Arten erklärt – die Evolution. Vielleicht gibt es bessere Geschichten, vielleicht kennen Sie eine bessere Geschichte? Nur zu. Wissenschaft kann jede:r.

Die Sonne erzeugt Licht durch das Verschmelzen von Wasserstoff zu Helium. Wir wissen das, weil wir die Farben des Lichts messen können. Wir können auch auf der Erde Wasserstoff zum Leuchten bringen, und er wird die selbe Farbe haben, wie das gemessene Licht der Sonne. Das deutet darauf hin, dass es Wasserstoff auf der Sonne gibt. Es gibt auch Rechnungen dazu, und es haben viele Leute versucht, diese Erklärung zu widerlegen. Es ist ihnen nicht gelungen. Also finden wir – wir wissen es – es passt.

Schritt 5: Vom Warum zum Wie

Wenn wir nun erfahren haben, dass wir nichts beweisen können, können wir auch unsere Fragen anpassen.

Warum ist der Himmel blau? Warum gibt es Käfer? Warum weht der Wind?

  • Keine Antwort ist beweisbar.
  • Jede Frage kann auch beantwortet werden mit: „… weil ein Außerirdischer einen blauen Knopf drückt“.

Diese Fragen kann man schon halbwegs beantworten, damit man zufrieden ist. Besser wäre aber vielleicht, diese Fragen in Wie-Fragen umzuwandeln.

Wie ist der Himmel? Blau. Wie sind Käfer? Wie weht der Wind?

Dann können wir beschreiben. Und das gelingt uns immer.

Übungen:

  1. Zeige, dass die Konstruktion von Flugzeugen wissenschaftliche Kriterien erfüllt.
  2. Zeige, dass das Vorhersagen der Lottozahlen durch ein Pendel keine wissenschaftlichen Kriterien erfüllt.
  3. Erfinde eine schönere Geschichte, als die, dass die Erde eine Scheibe ist, und versuche sie zu begründen.
  4. Erfinde eine Geschichte, dass wir im Inneren einer Hohlwelt leben, und versuche sie zu begründen.
  5. Finde die grundlegenden Behauptungen der Evolutionstheorie. Diskutiere sie zuerst mit Freunden. Und dann mit Feinden.
  6. Finde grundlegende Behauptungen zur Schwerkraft. Diskutiere sie zuerst mit Freunden. Finde „Feinde“, die etwas anderes behaupten, und versuche sie zu überzeugen.
  7. Menschen sind am Klimawandel beteiligt. Kannst du das beweisen? Wenn ja, wie, wenn nein, warum nicht?
  8. In Computersimulationen kann man zeigen, dass ohne Menschen das Klima die letzten 100 Jahre nicht wärmer geworden wäre. Was bedeutet das für dich persönlich?
  9. Finde Berichte über „Wunder“ und begründe, warum diese Berichte aus dem Bereich des Glaubens kommen. Was sollen diese Berichte bewirken?
  10. Finde Berichte über das Begründen von Wunder auf wissenschaftliche Art. Warum kann man nicht beweisen, dass es keine Wunder gibt?
  11. Zusammenschau: Definiere Gott für dich. Definiere Geister für dich. Und definiere Wissenschaft für dich. Wie möchtest du in Zukunft damit umgehen?
  12. Sammle viele typische Warum-Fragen von Menschen und versuche sie in Wie-Fragen umzuformulieren. Beispiel: Warum gibt es Krieg? –> Wie ist Krieg?

Phantastischer Erfinder: Nikola Tesla

Der altösterreichisch-amerikanische Erfinder Nikola Tesla (1856-1943) gilt als Wegbereiter für das Wechselstromsystem. Für seine Arbeiten zu „Freier Energie“ und angeblichen „Todesstrahlen“ interessieren sich heute allerdings vor allem Phantasten und „Verschwörer“. Es ist erstaunlich, mit welcher Beharrlichkeit Biographen und selbst ernannte geistige Erben Nikola Tesla (1856-1943) als verkanntes Genie propagieren. Tesla-Gesellschaften arbeiten an einem Beweis für das Konzept der „Freien Energie“, ohne Forschungsgelder und außerhalb der Wissenschaftsgemeinde. Zwischen Scharlatanerie und wissenschaftlich gesicherten Errungenschaften Teslas zu unterscheiden, ist schwierig, hat doch die Tesla-Spule, mit der für Menschen unschädliche hochfrequente Wechselströme erzeugt werden, hohes Lob der Physiker eingetragen. Teslas Arbeiten und Erfindungen mit Generatoren und Motoren halfen auch maßgeblich mit, weltweit den Wechselstrom gegenüber der Stromversorgung mit Gleichstrom durchzusetzen. Um 1900 war der Erfinder Nikola Tesla vom Glück wenig begünstigt: In seinem Labor wütete ein Brand und nahezu jedes größere Projekt musste aus Geldmangel abgebrochen werden, bevor nennenswerte Ergebnisse vorlagen. Bei den meisten Patentanmeldungen wurde er von seinen Kollegen überholt. In den Augen seiner Kritiker war er vor allem eines: ein Scharlatan. Tesla habe behauptet, geheimnisvolle Todesstrahlen erfunden zu haben, mit Hilfe eines kleinen vibrierenden Gerätes Gebäude zum Einsturz bringen zu können, Energie zu funken, es gäbe „Freie Energie“ in der Atmosphäre, die man nur auf die richtige Weisen nutzbar machen müssen. Wie konnte es zur Bildung der Tesla – Legenden kommen? Die Radiosendung zeichnet ein Bild des widersprüchlichen Erfinders, vor dem Hintergrund des Konflikts zwischen allgemein anerkannter Wissenschaft und dem Tesla – Kult, dessen phantastische Bücher in regelmäßigen Abständen die vorderen Regale der Buchhandlungen erreichen.

https://www.phyx.at/wp-content/uploads/2019/03/tesla.mp3

Für die Schule ein Quiz dazu:

https://www.phyx.at/wp-content/uploads/2019/03/tesla.pdf

Von https://wellcomeimages.org/indexplus/obf_images/4c/6e/da5709a57832dbbb048ba4a17fe6.jpgGallery: https://wellcomeimages.org/indexplus/image/M0014782.htmlPhotographer: Dickenson V. AlleyWellcome Collection gallery (2018-03-31): https://wellcomecollection.org/works/zncts6ch CC-BY-4.0, CC-BY 4.0, Link

Mathe nach Zahlen: 🌵 Kaktus

Klick mal auf die drei Pluspunkte

Dieser Kaktus hat ein paar Zahlen versteckt

Verwende beide Fotos, um die Fragen zu beantworten.

Ein Kaktus. Mehrere Kakteen.

Kein Kaktus ist so dicht mit Stacheln besetzt, daß er nicht noch Platz für eine Blüte hätte. — Sprichwort

Kakteen sind Pflanzen, die in trockenen Gegenden leben. Kakteen können viel Wasser speichern. Warum?

Das ist ein Mittelding zwischen Kaktus und normaler Pflanze. Er hat auch einen Namen: Sukkulent. Er hat richtig dicke Blätter.

Symmetrie

4 rechte Winkel zu je 90 Grad. Warum? Einmal rundherum sind 360 Grad. Und 360 : 4 = 90
Wie groß ist der Winkel zwischen zwei Rippen? Um diesen Winkel kannst du den Kaktus drehen, und er sieht wieder gleich aus.

Vielleicht hast du bemerkt dass nicht nur 40° die Lösung ist sondern auch 80°, 120°, 160°, und so weiter. Du kannst den Kaktus auch um Vielfache von 40° drehen, und er sieht wieder gleich aus. Wir sprechen von Rotations-Symmetrie.

360 : ____ = 45

Von der Wirklichkeit zum Modell

Die Stacheln des Kaktus sind im Weg, wenn wir uns mit dem Kaktus mathematisch beschäftigen wollen. Da ist es besser ein Modell zu bilden. Ein Modell ist ein vereinfachtes Abbild der Wirklichkeit. Doch welches Modell ist das richtige für einen Kaktus?

Messen

Wir messen den Durchmesser und berechnen den Radius
Kennst du den Radius, kannst du Oberfläche und Volumen berechnen.

Berechnen

Wir werden nun die Oberfläche berechnen. Und das Volumen.

Was bedeutet das Ergebnis? Ist das viel oder wenig? Wir vergleichen.

Kaktus: Oberfläche=615 cm2 und Volumen=1436cm3
Sieht gar nicht so groß aus.

Handtrockner. Innere Werte.

1000 Menschen gehn aufs Klo. Waschen sich die Hände. Was ist billiger für den Betreiber: Papierhandtücher bereitzustellen? Handtücher aus Stoff? Heiße Luft aus dem Handföhn oder ein Air-Blade?

Wie kam das Wasser auf die Erde?

Der Wiener Astronom Rudolf Dvorak spricht über die mögliche Herkunft der wichtigsten Grundlage des Lebens. Er forscht an der Universitätssternwarte Wien.

Wolken im Weltall

Diese Radiobeiträge wurden im ORF Radioprogramm Österreich 1 im Dezember 2018 erstmals ausgestrahlt. Die Sendereihe heißt: „Vom Leben der Natur“. Man kann sie auch als Podcast abonnieren.


 Materialien zur 1. Folge

Transkript

Photo by Imleedh Ali on Unsplash

Was ist der Unterschied zwischen Komet und Asteroid?

Das Foto zeigt 67P/Churyumov–Gerasimenko.

Download als mp3 Audio

Klick zum Manuskript (PDF)

Kometen sind ursprüngliche Produkte bei der Entstehung des Sonnensystems, die weit draußen sind. Wir haben eine Kometenwolke in 10.000 Mal der Entfernung von Sonne zu unserer Erde und immer wieder wird aus dieser Kometenwolke, die sehr weit hinausgeht und vielleicht sogar oder sicher mit anderen Planetensystemen nicht in direktem Kontakt ist sondern austauscht tatsächlich die Kometen. Dass von dort die Kometen immer wieder herein gestreut werden durch vorbeigehenden Sterne und wir haben ja tatsächlich haben wir Beobachtungen von Kometen. Vor kurzem war wieder der Halley’sche Komet da und es gibt immer wieder, der Hale-Bop, und es gibt immer wieder diese fantastischen Erscheinungen. Und diese Kometen sind aus dem ursprünglichen Sonnen-Nebel entstanden, während die Asteroiden genauso entstanden sind wie unsere Planeten, mit einem festen Material und mit Wasser.

 


 

Quelle: Rudolf Dvorak im Gespräch mit Lothar Bodingbauer, Foto: ESA/Rosetta/NAVCAM, CC BY-SA IGO 3.0, CC BY-SA 3.0-igo, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=36603034

 

 

Mountainbike mit Strom

Es gibt drei grundsätzliche Energieformen, die beim Radfahren ins Spiel kommen. Besonders beim Bergauffahren.

1) Potenzielle Energie. Du und dein Rad habt eine Masse, die am Berg oben mehr potenzielle Energie hat. Aufgrund der Höhendifferenz.

2) Kinetische Energie. Du und dein Rad habt eine Masse und eine Geschwindigkeit, die ihr erreichen wollt, damit ihr vorwärts kommt. Das Fahrrad muss beschleunigt werden. Die Energie aufgrund der Geschwindigkeit heißt kinetische Energie.

3) Reibung. Reifen auf Boden. Kette auf Zahnrad. All das geht nicht reibungslos, hier verschwindet Energie, die sich letztlich in einer Temperaturerhöhung bemerkbar macht. Reibungsenergie muss zugeführt werden, damit nicht alles stehenbleibt.

Jede der drei Energieformen muss irgendwo herkommen. Beim normalen Fahrrad ist das dein Körper. Deine Muskeln. Deine Nahrung. Und es ist gar nicht wenig, was man da braucht. Auf eine bestimmte Zeiteinheit gerechnet (in einer Sekunde, in einer Minute, in einer Stunde) sprechen wir auch von Leistung. Gleiche Energie in geringer Zeit eingesetzt – höhere Leistung.

Beim Elektrorad haben wir die Energie im Akku. Was für eine Erleichterung. Wir müssen nur ein wenig mittreten. Die Energie im Akku „macht das Fahrrad hoch“. Sie macht das Fahrrad schnell. Sie hält das Fahrrad schnell.

Relativitätstheorie

Sie möchten sich einen schnellen Überblick verschaffen, was die Relativitätstheorie ist? Mit ausgewählten Videos geht das gut. Hier sind sie.

Ein schöner Überblick von der Uni Konstanz:

Und drei gute Animationen:


Beitragsbild: Photo by Jon Tyson on Unsplash

Rotation

Neben der geradlinigen Bewegung – ohne Kräfte – gibt es auch noch die Bewegung in Kurven. Es sind Kräfte notwendig, damit das geht. Eine dritte Art der Bewegung ist besonders regelmäßig: die Kreisbewegung, die Rotation. Es braucht eine gleichbleibende Kraft, die den Gegenstand immer in Richtung Mitte zieht, das Resultat ist die Bewegung auf einer Kreisbahn. Es kann natürlich auch sein, dass sich ein Gegenstand als Gesamtes dreht. Da ist dann jedes Teilchen auf einer Kreisbahn. Das Ganze wird Rotation genannt.

Wissenschaftler haben die schnellste Rotation erzeugt, die sie bisher kannten. Dazu gibt es einen Artikel der ETH Zürich vom 24.07.2018.


Photo by Teddy Kelley on Unsplash

Warum wird die Unordnung im Weltall immer größer?

Worum geht es?

Unordnung wird physikalisch mit Entropie bezeichnet. Es ist ein Trend in der Natur, dass die Entropie in einem System immer größer wird. Das erleben wir auch daheim: alle Dinge in unserem Zimmer werden sich gleichmäßig „unordentlich“ verteilen. Ein zweiter Trend der Natur ist ihr Wunsch nach geringster Energie: die Unordnung wird am Fußboden entstehen.

Achtung: Entropie als Unordnung zu bezeichnen, ist stark vereinfacht. Besser wäre vielleicht „maximale Verteilung“. Beim Studium von Chemie und Physik lernen Sie genauere Definitionen im Bereich der Thermodynamik kennen. Wir werden hier trotzdem mit der „Unordnung“ arbeiten, und vielleicht besser mit Entropie als „Informationsverlust“.

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Soft Skills Naturwissenschaften

Naturwissenschaften | Soft Skills

Die vier Sterne der Wissenschaft:

  • Messbarkeit
    qualitativ: „wie, wie sehr“ oder
    quantitativ „wie genau, in Zahlen“
  • Wiederholbarkeit
    immer wieder das gleiche
  • Vorhersagbarkeit
    ich weiß, was herauskommt
  • Widerspruchsfreiheit
    wir müssen nicht mehr darüber streiten

Alle Erkenntnisse sind Behauptungen. Und das ist gut so.
Sie werden Hypothesen genannt.

Man kann Hypothesen nie beweisen, auch wenn sie noch so richtig aussehen. Sie werden durch Experiment bestätigt, die aber nur zeigen, dass sie stimmen, sie beweisen es nicht.

Es könnte ja irgendwo im Universum anders sein.

Was man beweisen kann ist aber, dass eine bestimmte Behauptung nicht zutrifft. Wenn jemand eine bessere Erklärung hat, ersetzt sie die bisherige, die meistens notwendig war, um die neue zu formulieren.

Was wissenschaftlichen Kriterien nicht genügt, kann durchaus sein, es darf auch sein, es ist halt nur nicht wissenschaftlich.

Wissenschaft beginnt sehr ruhig. Erst beobachten, das Ding kennenlernen, dann ein wenig daran herumdrehen. Dann genauer nachschauen, vielleicht Fragen stellen. So entsteht ein Bild, das immer wieder mit Freunden erprobt, beschrieben und diskutiert wird.

2018

  1. Zusammenstellung: Lothar Bodingbauer, WienExplorieren | erforschen
    1. Sich mit 1 einfachen Gegenstand beschäftigen
      1. 1.1.1.Ansehen
      2. 1.1.2.Angreifen
      3. 1.1.3.Riechen
      4. 1.1.4.Hören
      5. 1.1.5.Eingreifen und verändern
    2. Sich mit einem komplexen Gegenstand beschäftigen
      1. 1.2.1.Ansehen
    3. Sich mit Abläufen beschäftigen
      1. 1.3.1.Mit einem Gegenstand
        1. 1.3.1.1.Beobachten
        2. 1.3.1.2.Anhören
        3. 1.3.1.3.Fühlen
        4. 1.3.1.4.Eingreifen und verändern
      2. 1.3.2.Mit mehren Gegenständen
        1. 1.3.2.1.Beobachten
        2. 1.3.2.2.Anhören
        3. 1.3.2.3.Fühlen
        4. 1.3.2.4.Eingreifen und verändern
    4. Sich mit Ideen dazu beschäftigen
      1. 1.4.1.Kritisch denken
        1. 1.4.1.1.In Frage stellen
        2. 1.4.1.2.Hinterfragen
        3. 1.4.1.3.Quellen identifizieren
        4. 1.4.1.4.Quellen bewerten
        5. 1.4.1.5.Quellen anzweifeln
        6. 1.4.1.6.Widersprüche erkennen
        7. 1.4.1.7.Eine Meinung bilden
        8. 1.4.1.8.Störungen identifizieren
        9. 1.4.1.9.Ethische Probleme erkennen
    5. Fragen formulieren
      1. 1.5.1.Warum-Fragen
      2. 1.5.2.Wie-Fragen
      3. 1.5.3.Wie sehr-Fragen
      4. 1.5.4.Wann-Fragen
      5. 1.5.5.Verneinungen: Warum/wie/wann – nicht?
      6. 1.5.6.Generalisierungen
        1. 1.5.6.1.Alle
        2. 1.5.6.2.Immer
  2. Beschreiben | festhalten
    1. Gegenstände beschreiben
      1. 2.1.1.Einen Gegenstand beschreiben
      2. 2.1.2.Zwei Gegenstände vergleichen
        1. 2.1.2.1.Gemeinsamkeiten beschreiben
        2. 2.1.2.2.Unterschiede beschreiben
    2. Vorgänge beschreiben
      1. 2.2.1.Starbedingungen beschreiben
      2. 2.2.2.Ablauf beschreiben
      3. 2.2.3.Endbedingungen beschreiben
      4. 2.2.4.Variationen beschreiben
    3. Kausalverbindungen beschreiben
      1. 2.3.1.Wenn-Dann-Bedingungen beschreiben
      2. 2.3.2.Wenn_nicht-Dann_nicht-Bedingungen
      3. 2.3.3.Bedingungen unterscheiden
        1. 2.3.3.1.Hinreichende Bedingungen
        2. 2.3.3.2.Notwendige Bedingungen
    4. Kategorisieren
      1. 2.4.1.Gegenstände kategorisieren
      2. 2.4.2.Einflüsse kategorisieren
      3. 2.4.3.Messfehler kategorisieren
    5. Theorien formulieren
      1. 2.5.1.Konflikte beschreiben
      2. 2.5.2.Auswege skizzieren
      3. 2.5.3.Theorien darstellen
  3. Experimentieren | verändern
    1. Fragestellung erarbeiten
    2. Experiment durchführen
      1. 3.2.1.Aufsetzen
      2. 3.2.2.Durchführen
      3. 3.2.3.Messen
      4. 3.2.4.Verbessern
    3. Ergebnisse festhalten
    4. Ergebnisse auswerten
      1. 3.4.1.Daten darstellen
      2. 3.4.2.Modelle bilden
    5. Ergebnisse diskutieren
  4. Bestehendes Wissen | aneignen
    1. Wikipedia Artikel lesen
    2. Fachbuch Kapitel lesen
    3. Fachartikel lesen
    4. Expert:innen finden
    5. Kontakt mit anderen Menschen aufnehmen
    6. Internet einsetzen
  5. Erkenntnisse festhalten | weitergeben
    1. Jemandem erzählen
    2. Fragen beantworten
    3. Ein Gespräch führen
    4. Wissenschaftlichkeit nachweisen
    5. Eine Arbeit schreiben
    6. Weiterführende Fragen identifizieren
    7. Eine Pressemitteilung herausgeben

 

Witerführende Links:

Bauer, Martin. (2015). Science literacy and beyond. Public understanding of science (Bristol, England). 24. 258-259. 10.1177/0963662515578025.

Public Understanding of Science: http://journals.sagepub.com/home/pus

Wolken im Weltall

Der Astrophysiker Gerhard Hensler von der Universitätssternwarte in Wien erzählt in 5 Teilen über Galaxien, Sterne und Molekülwolken im Universum.

Wolken im Weltall

Diese Radiobeiträge wurden im ORF Radioprogramm Österreich 1 im Dezember 2015 erstmals ausgestrahlt. Die Sendereihe heißt: „Vom Leben der Natur“. Man kann sie auch als Podcast abonnieren. Lehrer:innen finden Unterrichtsmaterialien dazu hier bei oe1macht.schule


Image credit: NASA/JPL-Caltech/STScI

Wie geht das? Vorwissenschaftliche Arbeit (VWA)

Verfolge deine eigene Forschungsfrage und schreibe darüber, was du herausfindest. Wie das gehen kann, steht hier. Die Vorwissenschaftliche Arbeit mit eigener Forschung im Mittelpunkt – ein Phyx-Schwerpunkt in Zusammenarbeit mit dem Abendgymnasium Wien.

Blumezwiebeln Pflanzen

Wer im Herbst Blumenzwiebeln pflanzt, kann sich im Frühjahr über frühe Blüten freuen. Für Schulen ist das eine gute Möglichkeit, Erlebnisse zu schaffen, die schon im Herbst beim Löchergraben beginnt. Erfahrungen, Wörter und Ideen finden Sie hier: Slow Science 001

Slow Science: Naturwissenschaft und Deutsch

Spannende Phänomene aus de Natur helfen beim Deutschlernen. Wenn man sie langsam erzählt. Slowscience erzählt die Phänomene erst ganz langsam, stellt dann die wichtigen Wörter vor. Das Manuskript ist da zum Mitlesen. Ausspracheübungen gibt es auch. Und ein Quiz zum Testen. Und dann die Geschichte in üblicher Geschwindigkeit – also schnell.

Für Lehrer/innen sind auch Tipps dabei, wie man Slowscience-Aktivitäten auch im Unterricht verwenden kann.

http://www.slowscience.at/

Reflexionen

Was sagen Reflexionen über die Oberflächen aus, an denen die Lichtstrahlen reflektiert wurden? Anders gefragt, verändern Oberflächen das Licht?

Perspektiven

Das Haus ist doch schief? Wie kriegt man es (wieder) gerade?

Wie steil sind Haufen?

Es gibt große Haufen, es gibt kleine Haufen. Aber es sieht so aus, als wären sie alle ungefähr gleich steil. Stimmt das?

Was bedeutet kritisch denken?

Was bedeutet „kritisch denken“? Ideen dazu sind herzlich willkommen.

Um zu verstehen, was „kritisch denken“ bedeutet, fragen wir uns zunächst die wichtigste Frage, was wir davon haben.

Welchen Vorteil habe ich, wenn ich kritisch denke?

… und wir erkennen, dass wir noch nicht viel beantworten können. Aber wir können die Frage erweitern:

Welchen Vorteil haben andere, wenn ich kritisch denke?
Welchen Nachteil habe ich, wenn ich kritisch denke?
Welchen Nachteil haben andere, wenn ich kritisch denke?

Welchen Vorteil habe ich, wenn ich unkritisch denke?
Welchen Vorteil haben andere, wenn ich unkritisch denke?
Welchen Nachteil habe ich, wenn ich unkritisch denke?
Welchen Nachteil haben andere, wenn ich unkritisch denke?

Welchen Vorteil habe ich, wenn andere kritisch denken?
Welchen Vorteil haben andere, wenn sie kritisch denken?
Welchen Nachteil habe ich, wenn andere kritisch denken?
Welchen Nachteil haben andere, wenn sie kritisch denken?

Welchen Vorteil habe ich, wenn andere unkritisch denken?
Welchen Vorteil haben andere, wenn sie unkritisch denken?
Welchen Nachteil habe ich, wenn andere unkritisch denken?
Welchen Nachteil haben andere, wenn sie unkritisch denken?

Ohne die Antworten zu kennen, haben wir jetzt den ersten Punkt gefunden.

Kritisches Denken untersucht Fragen.

Kann ich das fragen, kann ich das anders fragen, habe ich alles gefragt, wer hat Interesse, etwas zu fragen, wer hat Interesse etwas nicht zu fragen.

Jetzt wollen wir doch einige Fragen beantworten. Anhand eines Beispiels:

Sie möchten bei einem Imker Honig kaufen. Er sagt, ich habe Bio-Honig, feinste Qualität. Er ist daher etwas teurer. Dafür ist der Honig „garantiert“ rückstandsfrei, es sind keine Chemikalien drin. (Leider soll das in diesem Beispiel eine Behauptung sein, die nicht stimmt, der Honig ist kein Biohonig. Er ist keine feinste Qualität, und er ist nicht rückstandsfrei.)

Bitte beantworten Sie die folgenden Fragen zu diesem Honigbeispiel:

Welchen Vorteil habe ich, wenn ich kritisch denke?
Welchen Vorteil haben Verkäufer, wenn ich kritisch denke?
Welchen Nachteil habe ich, wenn ich kritisch denke?
Welchen Nachteil haben Verkäufer, wenn ich kritisch denke?

Welchen Vorteil habe ich, wenn ich unkritisch denke?
Welchen Vorteil haben Verkäufer, wenn ich unkritisch denke?
Welchen Nachteil habe ich, wenn ich unkritisch denke?
Welchen Nachteil haben Verkäufer, wenn ich unkritisch denke?

Welchen Vorteil habe ich, wenn Verkäufer kritisch denken?
Welchen Vorteil haben Verkäufer, wenn sie kritisch denken?
Welchen Nachteil habe ich, wenn Verkäufer kritisch denken?
Welchen Nachteil haben Verkäufer, wenn sie kritisch denken?

Welchen Vorteil habe ich, wenn Verkäufer unkritisch denken?
Welchen Vorteil haben Verkäufer, wenn sie unkritisch denken?
Welchen Nachteil habe ich, wenn Verkäufer unkritisch denken?
Welchen Nachteil haben Verkäufer, wenn sie unkritisch denken?

Auf der einfachsten Ebene hat kritisches Denken Vorteile und Nachteile. Je nach dem für wen.

Wir erkennen schon, wenn ich unkritisch denke, kann jemand anderer Vorteile haben. Nachteile habe ich selbst im besten Fall keine.

Wir möchten daher kritisch denken.

Weitere Ideen, Aspekte, Ergänzungen? Bitte in die Kommentare.

Verschwörungstheorien

Auf der Suche nach der Lüge. Auf der Suche nach der Wahrheit. Warum Verschwörungstheorien oft mit Wissenschaft zu tun haben.

Grundlagen der Mathematik

Machen Sie mit. Die Grundlagen der Mathematik. Smartphonetauglich. Sprachfördernd. Kompetenzerweiternd. Hier geht’s zur Übersicht aller Kapitel.

Gemeinsam lernen wir Mathematik.

M01 – Wörter der Grundrechenarten. Verwenden Sie die mathematischen Begriffe. Wenn Sie die richtigen Begriffe verwenden, kann Sie jeder verstehen.

M02 – Im Kopf rechnen. Lernen Sie das „Einmaleins“ auswendig. Wer es kann, hält sich den Kopf frei. Dadurch ist Platz für wichtige Gedanken.

M03 – Die Grundrechenarten. Sie rechnen mit + – • : und beherrschen alle Vorrangregeln. So ist garantiert, dass Sie beim Rechnen sicher am Ziel ankommen.

M04 – Die ZahlenartenSie können unterschiedliche Zahlenarten in Gruppen ordnen. Wer die Zahlen unterscheiden kann, macht sie zu Freunden.

M05 – Primzahlen. Wer Primzahlen kennt, kann natürliche Zahlen in ihre „Bestandteile“ zerlegen.

M06 – Zahlensysteme. Sie analysieren mit uns das „Dekadische Zahlensystem“. So erkennen Sie den inneren Aufbau unserer Zahlenwelt.

M07 – Was Prozent % bedeutet. Wer dieses Zeichen kennt, kann Zahlen vergleichen. Dadurch können Sie ihre Beziehungen zueinander erkennen.

M08 – Rechnen mit Prozenten %. Sie können mit %-Anteilen rechnen und knacken jede Nuss mit diesem Zeichen. Das ist eine der wichtigsten Grundlagen des Rechnens.

M09 – Diagramme mit Prozenten %. Sie lernen Sie können Diagramme mit %-Anteilen zeichnen. So sind Zahlen auch gut für die Augen darstellbar.

Zwei rechtwinkelige Dreiecke bilden die Tragflächen dieses Flugdrachens.

M10 – Bruchrechnen. Wenn Sie die Grundrechenarten auch mit Bruchzahlen können, haben Sie viel erreicht.

M11 – Schlussrechnen. Viele Rechnungen des Alltags lösen wir auf diese Art.

M12 – Algebra: Rechnen mit Buchstaben. Sie werden die Grundrechenarten auch mit Variablen durchführen.

M13 – Gleichungen lösen. Einige handwerkliche Methoden lernen Sie in dieser Einheit kennen. Damit lösen Sie lineare – einfache – Gleichungen.

M14 – Textgleichungen lösen. Sie können die Lösung einer Textgleichung angeben. Dazu lernen Sie drei Schritte kennen, damit das immer gelingt.

M15 – Geometrie Grundbegriffe. Sie unterscheiden richtig Punkte, Strecke, Strahl, Gerade.

M16 – Koordinatensystem. Sie lernen das kartesische Koordinatensystem kennen.

Wie lange braucht das Schiff über das Meer?

M17 – Dreiecke und Vierecke. Sie zeichnen Drei- und Vierecke und benennen ihre Elemente.

M18 – Umfang und Fläche. Sie ermitteln Umfänge und Flächen mit Hilfe der Formelsammlung.

M19 – Diagramme und Informationen. Aktiv und passiv. Sie schreiben Informationen in Diagramme hinein, und lesen sie heraus.

M20 – Fehler machen. Vom Scheitern und Probleme lösen: Sie können erklären, warum Fehler zur Mathematik gehören.


 
Dieser Kurs orientiert sich am Österreichischen Lehrplan für Mathematik im 1. Semester an Abendgymnasien. Er ist geeignet, den Stoff zu wiederholen, wie er zum Beispiel am Abendgymnasium Wien in Mathematik des 1. Semesters unterrichtet wird. Obwohl wir äußerst sorgfältig an der Erstellung arbeiten, können wir keine Verantwortung auf Vollständigkeit und Richtigkeit übernehmen. Wenn Sie Fehler entdecken, würden wir uns über eine Meldung an fehler@phyx.at freuen – und mit uns auch alle Teilnehmer/innen an diesem Online Kurs.

Fahrrad auf der Rolltreppe

Fahrräder dürfen Sie in Wien auch in U-Bahnen mitnehmen. Diese Fahrräder dürfen aber nicht auf der Rolltreppe transportiert werden.

Auszug aus den Beförderungsbedingungen der Wiener Linien:

Fahrtreppen (auch stillstehende) dürfen mit Fahrrädern nicht benützt werden.

Zwei Freunde nehmen ihre zwei Fahrräder auf der Rolltreppe trotzdem mit. Sie stehen mit ihren Rädern hintereinander auf der Rolltreppe und lassen zwischen ihren Rädern fünf Stufen frei.

Problem: Im Landebereich der Rolltreppe verkeilt sich ein Fahrrad.

Frage: Wie lange hat ein außenstehender Beobachter Zeit, den Not-Aus-Knopf für die Rolltreppe zu betätigen, bevor das zweite Fahrrad sich mit dem ersten Fahrrad im Landungsbereich verkeilt?


Übungen zu diesem Text:

  1. Was ist eine Fahrtreppe? Was ist eine Rolltreppe? Fertigen Sie ein Vokabelverzeichnis für dieses Problem an.
  2. Zeichnen Sie eine Skizze der Situation.
  3. Konnten Sie die Bewegung in dieser Skizze festhalten?
  4. Wissen Sie, wie man ein Fahrrad zeichnet? Probieren Sie den Start mit zwei Dreiecken nebeneinander.
  5. Welche Annahme machen Sie über die Geschwindigkeit der Rolltreppe?
  6. Was ist eine Annahme?
  7. Wie lautet die Formel für die Geschwindigkeit?
  8. Was sagt die Geschwindigkeit der Rolltreppe über ihre Bewegung aus?
  9. Zurück zur eigentlichen Frage: Wie lange hat ein außenstehender Beobachter Zeit, den Not-Aus-Knopf für die Rolltreppe zu betätigen, bevor das zweite Fahrrad sich mit dem ersten Fahrrad im Landungsbereich verkeilt?
  10. Welche Empfehlungen geben Sie für Reisende mit Fahrrädern im U-Bahn-Bereich?

Weiterführende Links:

  1. https://de.wikipedia.org/wiki/Rolltreppe (Deutsch)
  2. https://en.wikipedia.org/wiki/Escalator (Englisch)

Was man mit diesem Beispiel lernen kann:

  1. Einen Sachverhalt aus einem Text erkennen
  2. Eine Skizze anfertigen: von einer Rolltreppe, von einem Fahrrad
  3. Mehrere Worte für ein und das selbe Ding verwenden
  4. Die wichtigsten Begriffe auch auf Englisch sagen
  5. Die Geschwindigkeitsformel finden
  6. Erkennen, was diese Geschwindigkeitsformel aussagt
  7. Die Verbindung zwischen Zeit und Weg machen
  8. Eine fundierte Annahme machen
  9. Eine Verbindung zwischen einem physikalischen Problem und einem Verbot machen
  10. Die Bedeutung der Problemstellung als generelle Empfehlung erweitern

Problemelösen

Michael Müller: Ideenfindung, Problemlösen, Innovation. Publicis Verlag Erlangen, 2011

… haben gleich einmal etwas mit dem Erkennen des Systems zu tun. Michael Müller hat im Publicis-Verlag ein hübsches Buch dazu geschrieben: „Ideenfindung, Problemlösen, Innvoation“. Einige Punkte daraus möchten wir hier vorstellen, weil sie sich ausgezeichnet dazu eignen, auch in der Schule verwendet zu werden.

Um für ein Problem eine Lösung zu finden, müssen wir zuenächst das System beschreiben und erkennen. Dazu sind unter anderem Freihandskizzen eine gute Idee, aber grundsätzlich gibt es vier Methoden, ein System zu erklären:

  1. Die historische Methode. Wie hat sich das alles im Laufe der Geschichte entwickelt.
  2. Die pragmatische Methode. Wie gehe ich selbst – privat – damit um.
  3. Der pädagogische Ansatz. Den Kern deutlich machen.
  4. Die funktionale Methode. Was ist die angestrebte Funktion, die sichtbaren Strukturen sind da Mittel zum Zweck. Diese Methode ignoriert die historische Entwicklung, meint Michael Müller.

Ohne Herz geht es dabei nicht, man muss erst seine Liebe zum Problem erkennen, um es zu lösen.


Wie lange braucht eine heiße Tasse Tee zum Abkühlen und wovon hängt das ab? Mehr dazu…

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Tee kühlen

Illustration: Messen wie der Tee kühlt

Achtung Wissenschaft

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