Soft Skills Naturwissenschaften

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

Problemelösen

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.

Fragen für die VWA

Fragen für die VWA

Tipp: Hier geht’s ausführlichen 10-Punkte-Plan der VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit)


Wie finde ich eine Frage für die Vorwissenschaftliche Arbeit (VWA)?

Stellen Sie doch eine Frage an die Natur. Eine, die Sie im Idealfall interessiert. Keine, die Sie sich wo abschauen. Eine, die Sie selbst hier und jetzt aufschreiben. – Aufgeschrieben? Dann fangen wir an. Ziel ist nun, zu schauen, ob sie funktionieren wird. Und wie die Natur sie beantworten wird – und nicht Sie.

1. Zuerst arbeiten wir gleich mal an der Frage. Dazu beantworten wir Folgendes:

“Eignet sich meine Forschungsfrage für eine Vorwissenschaftliche Arbeit?”

Sie erkennen das, indem Sie folgende fünf Punkte beantworten können:

  1. Wie lautet das Themengebiet?
  2. Wie lautet die Frage?
  3. Wie wird die Antwort gefunden?
  4. Wie könnte die Antwort lauten?
  5. Gibt es ein Problem?

Beispiel: Sie haben an einer Bushaltestelle einen Baum mit Flechten gesehen. Er erinnert Sie an den Biologieunterricht. Dort wurde gesagt, dass Flechten gute Luft anzeigen. Aber in der Stadt ist doch keine gute Luft. Da müsste man doch etwas untersuchen können.

Sie beantworten die fünf Punkte:

  1. Themengebiet: Biologie / Pflanzen / Flechten / Luftqualität / Stadt
  2. Frage: „Welche Flechten befinden sich auf dem Baum an der Bushaltestelle?“
  3. Methode: Alle finden, abzählen, abmessen, beschreiben, bestimmen
  4. Erwartete Antwort: 150, zwischen 1 und 10 cm, gelb und grau, lateinische Namen
  5. Problem: Ich kann nicht den ganzen Baum absuchen, zu hoch, hat zu viele Zweige

Da es ein Problem gibt, müssen Sie Ihre Frage ändern. Keine Angst, das ist ganz normal. Sie beantworten dann wieder die fünf Punkte:

  1. Themengebiet: Biologie / Pflanzen / Flechten / Luftqualität / Stadt
  2. Frage: „Welche Flechten befinden sich am Baumstamm in einem Streifen, der einen Meter breit ist, auf dem Baum an der Bushaltestelle?“
  3. Methode: Alle finden, abzählen, abmessen, beschreiben, bestimmen
  4. Erwartete Antwort: 40, zwischen 1 und 10 cm, gelb und grau, lateinische Namen
  5. Problem: Kein erkennbares, das werde ich schaffen

Jetzt erhalten Sie von Ihrem Betreuungslehrer das OK für den Start.

2. Und dann schreiben wir die Arbeit. Was soll in meiner Arbeit stehen?

Sie beginnen (1) mit einem Kapitel über Flechten und ihre Verbindung zur Luftqualität (recherchieren), beschreiben dann (2.1–2.5) Ihre Arbeit – die obigen fünf Punkte mit Ihrem wirklichen Ergebnis, dazu (3) die Details, wie Sie das Ergebnis erhalten haben. Dann kommt (4) ein Kapitel, in dem Sie Ihre Ergebnisse bewerten, und in einem Schlusskapitel (5) schreiben Sie einen Ausblick: Welche weiteren Fragen könnte man unter Berücksichtigung Ihres Ergebnisses nun weiter stellen? Quellenangaben müssen immer dann gemacht werden, wenn etwas kopiert wird. Das wollen wir vermeiden. Faktenwissen, Lehrbuchwissen darf ohne Quelle aufgeschrieben werden – dazu müssen wir es aber selbst aufschreiben, so wie wir die Sache wissen und sie sehen. Wir wollen nichts und niemanden kopieren, ohne es sauber anzugeben. Fakten wollen wir überhaupt nicht kopieren. Wir lesen uns die Sachen durch, dann schreiben wir es auf. Wenn’s wichtig ist. Dann haben wir es auch im Kopf und schlagen notfalls halt mal nach.

Disclaimer: Bevor Sie starten, sprechen Sie bitte mir Ihrem Betreuungslehrer. Vielleicht sieht sie/er die Sache anders.

Wie viele Einwohner hat Gmünd?

Wie viele Einwohner hat Gmünd?

Tipp: Hier geht’s ausführlichen 10-Punkte-Plan der VWA (Vorwissenschaftliche Arbeit)


Diese Frage hat jetzt weniger mit Physik zu tun, als mit einer Frage, die man sich beim Schwimmen oder in der Sonne liegen am Baggersee stellen könnte. Ohne Unterlagen. Gemeint sind nicht das Handtuch oder die Luftmatratze, sondern schriftliche Unterlagen, die einem helfen würden, diese Frage zu beantworten. Das deutet doch alles auf eine interessante Forschungsfrage hin. Die man zum Beispiel im Rahmen einer Vorwissenschaftlichen Arbeit (VWA) an österreichischen Gymnasien bearbeiten könnte.

Beispiel: Einwohnerzahl — Recherche, Beschreibung und Bewertung

  1. Frage: Wie viele Einwohner hat Gmünd?
  2. Erwartete Antwort: Zwischen 1 und 1.000.000. Es wird unterschiedliche Antworten geben.
  3. Methode: Alle Möglichkeiten der Recherche: denken, telefonieren, fragen, Bücher, Internet.
  4. Hintergrund: Gmünd ist eine menschliche Ansiedelung im nördlichen Waldviertel. Eine Siedlung hat üblicherweise mindestens einen Einwohner. Würden dort aber viele Menschen leben, wäre sie groß und bekannt. So wie Linz, Graz, Wien. Gmünd ist aber nicht allzu bekannt und wird daher unter 1.000.000 Einwohner haben. Über Telefonate, Bücher und jede beliebige Quelle im Internet werden genau wirkende Einwohnerzahlen zu finden sein. Diese Zahlen werden aber unterschiedlich sein. Welche stimmt? Wir denken nach und rufen am Gemeindeamt Gmünd an. Wir lernen, dass es das Konzept „Meldepflicht“ gibt, und jene Stelle, die die Anmeldungen der Menschen eines Ortes entgegennimmt, wird daher die „richtige“ Einwohnerzahl kennen. Ein Vergleich mit den Daten der Statistik Austria würde weitere Unterschiede zeigen, die man durch Nachfragen begründen könnte. Und woher bezieht Wikipedia ihre Zahlen? Dies wäre in der Quellenangabe sichtbar. In der Bewertung der Ergebnisse würden die Unterschiede beschrieben werden. Es würde sichtbar werden, wer der Urheber der Einwohnerzahl eines Ortes sein kann.
  5. Ausblick: Was könnte man mit den Ergebnissen der Arbeit weiter machen?
    • Unterschiede in den einzelnen Zahlenangaben begründen
    • Urheber von Einwohnerzahlen identifizieren
    • Definitionen und Methoden zum Finden einer Einwohnerzahl darstellen
    • Entwicklung von Einwohnerzahlen bei einem Urheber darstellen
    • Entwicklung der Methoden zum Finden von Einwohnerzahlen darstellen
    • Interessensgruppen im Zusammenhang Einwohnerzahlen beschreiben
    • Erfinden einer Methode, dass alle die „richtige“ Einwohnerzahl haben
Dünen unter Wasser

Dünen unter Wasser

In einer Bucht der Donau auf der Donauinsel gibt es einen Sandstrand. In den ersten Metern unter Wasser zeigt sich dieses Bild: „Sanddünen unter Wasser.“

  1. Frage: Welche Dünen sind zu sehen
  2. Erwartete Antwort: Zwei verschiedene, mit unterschiedlichen Größen.
  3. Methode: Fotografieren, Maßstab dazulegen. Auf Papier übertragen und ausmessen. Größenverteilung darstellen.
  4. Hintergrund: Kein bekannter
  5. Ausblick: Was könnte man mit den Ergebnissen der Arbeit weiter machen?
    • Die Wellenlänge typischer Wasserwellen darüber messen und schauen, ob es einen Zusammenhang zur Größe der Muster am Grund darunter gibt.
    • Mit Sand in einem Becken und Wasser darüber versuchen, solche Dünen selbst zu erzeugen.

 

Wann bleibt Schnee liegen?

Wann bleibt Schnee liegen?

Warum liegt auf manchen Stellen Schnee? Und warum liegt an anderen Stellen kein Schnee? Offene Fragen. Suchen Sie viele mögliche Antworten, um daraus eine Theorie vom Schneeligenbleiben zu formulieren.

Schnee schmilzt, wenn er die Energie dazu erhält.

  1. Aus dem Boden
  2. Aus der Luft (dem Wind)
  3. Aus der Sonne (Strahlen)

An diesem Beispiel sehen wir alle drei Möglichkeiten Wärme zu übertragen. Wärmeleitung (1), Konvektion (2) und Strahlung (3).

Link zu einem Artikel zu dieser Thematik.

 

Wie schnell kann man auf eine automatische Schiebetüre zulaufen?


 
Eine automatische Schiebetüre ist üblicherweise geschlossen. Sie beginnt sich zu öffnen, wenn sie eine Bewegung bemerkt. Damit nicht jeder Passant auf der anderen Straßenseite die Tür öffnet, sind ihre Sensoren auf eine bestimmte Entfernung eingestellt. Wenn jemand diese Entfernung unterschreitet, wird das Signal zum Öffnen gegeben. Dieses Öffnen dauert ein wenig. Somit haben wir zwei Geschwindigkeiten, die das Geschehen bestimmen. Wie schnell geht jemand vom Auslösepunkt zur Tür. Wie schnell ändert sie ihre Öffnung von Geschlossen zu “breit genuger Spalt zum Durchgehen”.

Am besten wir probieren das mit konkreten Zahlenwerten aus, die wir einfach einmal annehmen, wie wir sie vermuten.

1. Die automatische Türe braucht eine Sekunde, um zu öffnen.
2. Der Auslösepunkt ist einen Meter vor der Türe.

Wir wissen: Geschwindigkeit=Weg/Zeit. Wir haben 1 Sekunde Zeit, um den einen Meter zur Tür zurückzulegen. Mit einer Geschwindigkeit von 1 m/1s geht sich das aus. Da sind umgerechnet 3,6 km/h (Umrechnung m/s auf km/h dich Nachdenken oder Faustregel “*3,6”) Das ist Gehgeschwindigkeit. Langsamer geht auch. Aber sicher nicht schneller. Wer schneller geht, stößt gegen die geschlossene Tür.

Frage: Wie weit muss denn der Auslösepunkt der Tür gewählt werden, damit man auf sie zulaufen kann?

Machen Sie eine Annahme für seine Geschwindigkeit und bestimmen Sie den Weg, der zur Verfügung stehen muss, um ihn in einer Sekunde zurückzulegen. Dazu formen Sie die Geschwindigkeitsformel Geschwindigkeit=Weg/Zeit auf Weg=… um.

Fortgeschritten: Analysieren Sie verschiedene Türen, die Sie suchen. Oder die Sie im Video finden. Das wäre auch ein Forschungsgegenstand für eine vorwissenschaftliche Arbeit.