Zur Konzeption der Metzler Physik Ausgabe Bayern 12 • Astrophysik

Zur Konzeption der Metzler Physik Ausgabe Bayern 12 • Astrophysik
ISBN 978-507-10703-8
Die Metzler Physik Ausgabe Bayern ist streng nach dem aktuellen bayerischen Physik-Lehrplan (in
der Fassung vom Juli 2008) konzipiert. Sie ist entwickelt auf der Grundlage der Metzler-Physik des
Schroedel-Verlages, Braunschweig 2007, des bewährten einbändigen Lehrbuchs für die gymnasiale
Oberstufe, das inzwischen in der 4. Auflage erschienen ist.
Das dreibändige Werk Metzler Physik Ausgabe Bayern wurde von erfahrenen, an bayerischen
Gymnasien tätigen Physiklehrkräften erarbeitet, die durch ihre unterrichtliche Tätigkeit mit den Gepflogenheiten des Physikunterrichts in Bayern bestens vertraut sind.
Alle Inhalte sind in der Anordnung, im Umfang und im Anspruchsniveau dem derzeit geltenden bayerischen Lehrplan für die Oberstufe angepasst. Dadurch soll dem Lernenden die Möglichkeit gegeben
werden, entsprechend den didaktischen und methodischen Absichten des Lehrplans dem Unterricht
anhand des Lehrbuches zu folgen. Für den Lehrenden stellt das Werk einen Leitfaden zur Gestaltung
seines Unterrichts dar.
In der Hand des Nutzers präsentiert das Buch seine Inhalte durch größtmögliche Übersichtlichkeit und
Anschaulichkeit, was durch folgende Maßnahmen erreicht wird:
1. Aufbau und Abfolge in der Darstellung der Lerninhalte
• Das Buch will die Schülerinnen und Schüler mit der Vielfalt der physikalischen und messtechnischen Methoden der Astrophysik bekanntmachen. Dazu werden die Themen, soweit es möglich
ist, nach kurzer Einleitung und Erörterung des Problems aus einem Experiment oder an konkreten Beispielen der Astrophysik entwickelt. In vielen Fällen werden die Verfahren und deren
physikalische Grundlagen und Gesetzmäßigkeiten anschaulich dargestellt.
• Im Wechselspiel zwischen Versuch bzw. astrophysikalischen Daten, gedanklicher Analyse und
Hypothese werden die astrophysikalischen Aussagen erarbeitet. Der Gedankengang, der zu ihnen führt, ist deutlich herausgearbeitet.
• Die Experimente – soweit sie in diesem Rahmen möglich sind – und astronomischen Beobachtungen werden anschaulich beschrieben und erklärt.
• Auf klare Begriffsbildung, auch bei der Definition der astrophysikalischen Größen, wird besonderer Wert gelegt. Begriffe, Größen und Definitionen werden nach Möglichkeit an konkreten
experimentellen Fragestellungen eingeführt und entwickelt und im Text in hervorgehobener
Weise präsentiert.
• Die Ergebnisse innerhalb der Argumentationsabfolge jedes Teilkapitels sind prägnant formuliert
und herausgehoben.
• Jedes Kapitel beginnt mit einer doppelseitigen Einführung, die in vielen Fällen über eine Darstellung historisch entscheidender Entdeckungen zur jeweiligen Thematik hinführt, um deren
allgemeine Bedeutung aufzuzeigen und so für die nachfolgenden Inhalte zu motivieren.
• Aufgaben am Ende der zwei- oder mehrseitigen Unterkapitel dienen der Festigung und Einübung zuvor erworbener Kenntnisse.
Im Wissenstest am Ende eines Kapitels ermöglichen komplexere Aufgaben mit kapitelübergreifenden Fragen, das Verständnis zu überprüfen.
Die Musteraufgaben zu den einzelnen Kapiteln am Ende des Bandes stellen Anleitungen zum
Lösen von Aufgaben dar und sollen helfen, Lösungsstrategien zu entwickeln.
Die Vernetzenden Aufgaben bieten Fragestellungen, kombiniert aus unterschiedlichen Sachbereichen, die auch als Vorbereitung für das Abitur geeignet sind.
• An jedem Kapitelende ist das Grundwissen zusammengestellt.
• Die Mathematik ist an den Kenntnissen aus dem mathematischen Fachunterricht orientiert und
wird zurückhaltend eingesetzt.
• Wichtige mathematische und physikalische Methoden werden gesondert vom fortlaufenden
Lehrbuchtext dargestellt.
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• Der Einsatz astrophysikalischer Praktika erlaubt eine aktive Auseinandersetzung sowohl mit
einigen klassischen Aufgaben der beobachtenden Astronomie als auch mit Fragestellungen und
Auswertungsmethoden der aktuellen Forschung, sodass interessierten Lerngruppen ein umfassender Einblick in das gesamte Arbeitsgebiet der Astrophysik möglich ist.
• In zahlreichen Exkursen werden entweder historische oder modernste astrophysikalische
Methoden und Anwendungen dargestellt, die z. T. die Probleme und Schwierigkeiten der
Erkenntnisgewinnung verstehen lassen.
2. Strukturierung durch Aufschlagprinzip und Layout-Gestaltung
• Die verbindlichen Inhalte sind meist auf Doppelseiten (Aufschlagprinzip) dargestellt und in
größerer Schrift gesetzt. Weiterführende Kenntnisse und Ergänzungen sind an kleinerer Schrift
und grüner Punktung am Rand zu erkennen.
• Der Lehrtext wird auf jeder Seite durch zahlreiche, aktuelle und sorgfältig auf den Text abgestimmte Abbildungen illustriert. Die zum verbindlichen Inhalt gehörenden Abbildungen sind mit
aussagekräftigen Bildunterschriften versehen, die eine schnelle Einbindung des Inhalts in den
Gesamtzusammenhang ermöglichen.
• Definitionen, Begriffsbildungen, Gesetze und wichtige Aussagen sind mit grünem Balken an der
Seite versehen und so deutlich hervorgehoben.
• Die zahlreichen Exkurse, Methoden und die Praktika sind durch verkleinerten Druck und grüne
Umrandung vom Lehrtext abgehoben.
• Die Aufgaben sind nach Schwierigkeitsgrad geordnet und ausschließlich in „Operator-Sprache“
formuliert. Sie sind so gestellt, dass die erwartete Leistung eindeutig zu erkennen ist.
Die Gestaltung der Strukturelemente des Buches ermöglicht dem Leser schon bei der ersten
Durchsicht eine sichere Orientierung. Grundlegendes ist von Weiterführendem auf Anhieb zu
unterscheiden.
3. Leitfaden zur Gestaltung des Unterrichts
• Der Band kann zum Nacharbeiten des Unterrichts ebenso eingesetzt werden wie zur selbstständigen Erarbeitung von Inhalten.
• Der Band ist durch seine klare Gliederung geeignet, Schülerinnen und Schüler über ausgewählte Sachverhalte referieren zu lassen, wobei den Zuhörern derselbe Inhalt ebenfalls zur
Verfügung steht.
• Durch die Aufgaben am Ende der Unterkapitel und am Ende der Kapitel, durch die Musteraufgaben mit Lösungen und durch die Vernetzenden Aufgaben am Ende des Bandes können
die Schülerinnen und Schüler zunehmend an die selbstständige Bearbeitung physikalischer
Sachverhalte und die Anwendung übergreifender Kenntnisse herangeführt werden und ihre
Fähigkeiten in den verschiedenen Kompetenzbereichen überprüfen.
4. Die physikalischen Inhalte des Bandes 12 Astrophysik „Orientierung am Himmel“, „Das Sonnensystem“, „Die Sonne“, „Sterne“ und „Großstrukturen im Weltall“ sind einfach und klar dargestellt;
die den unterschiedlichen Fachgebieten gemeinsamen Strukturelemente sind deutlich herausgearbeitet.
• Das Kapitel „Orientierung am Himmel“ gibt einen ersten Einblick in die Phänomene des
Sternenhimmels einschließlich der Objekte unseres Sonnensystems. Die Lernenden erhalten
einen Einblick in die Vielfalt der beobachtbaren Objekte sowie in die Größenordnungen, die in
der Astrophysik eine Rolle spielen. Eine Anleitung zum Umgang mit einer drehbaren Sternenkarte sowie mehrere Vorschläge für einfache Praktikumsversuche regen zur aktiven Himmelsbeobachtung an.
• Im Kapitel „Das Sonnensystem“ werden zunächst die mechanischen Grundlagen dargestellt,
die für das Zusammenwirken der Himmelskörper verantwortlich sind. Ausgehend von einer eingehenden Behandlung der Gravitation werden Planeten- und Satellitenflugbahnen berechnet.
Die detaillierte Darstellung der das Sonnensystem bildenden Himmelskörper, von Planeten bis
hin zu Kometen und Meteoriten, liefert eine Fülle von Informationen.
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• Im Kapitel „Die Sonne“ wird ausgehend von elementaren Experimenten die Entstehung von
Linienspektren in Emission und Absorption erklärt und gezeigt, wie unter Einsatz quantenphysikalischer Grundaussagen Erkenntnisse über energetische Vorgänge in der Sonne gewonnen
werden. In knapper Form werden die kernphysikalischen Vorgänge, die Prozesse des Energietransports aus dem Innern an die Sonnenoberfläche und die Sonnenaktivität mit ihren Auswirkungen auf die Erde dargestellt. Exkurse verdeutlichen die Beobachtungsmethoden und den
hohen experimentellen Aufwand zur Absicherung von Hypothesen.
• Das Kapitel „Sterne“ befasst sich nicht nur mit einer einfachen Bestandsaufnahme und Betrachtung von Entfernungen und Zustandsgrößen der Sterne, sondern gibt Einblicke in Sternentstehung, Sternentwicklung sowie die Klassifikation von Sternen. Hier kann mitverfolgt werden, wie
in der Astrophysik Informationen über Objekte, die Tausende von Lichtjahren entfernt sind,
letztlich nur auf der Basis des empfangenen Lichts ermittelt werden. Auch auf die derzeit sehr
im Aufschwung begriffene Suche nach Exoplaneten wird eingegangen.
• Im Kapitel „Großstrukturen im Weltall“ wird aufgezeigt, wie sich ausgehend von Erkenntnissen
über den physikalischen Aufbau und die Struktur unserer eigenen Galaxie der Blick der
Forschung immer weiter in das Weltall gerichtet hat und wie die Fragen nach der Entstehung
des Universums mit der Forschung über die Struktur und den Aufbau der Materie zusammenhängen.
Damit ist ein Band zur Oberstufenphysik vorgelegt, der allen Anforderungen sowohl des Lehrplans
als auch der Lehrenden und Lernenden gerecht werden sollte.
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