‹‹ Zeit ›› naturwissenschaftlich 
Das Thema zum Gegenstand 
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Dr. Maja Brückmann 
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Ein Experiment 
Schliessen Sie bitte Ihre Augen und öffnen 
Sie Ihre Augen wieder nach 60 Sekunden? 
Dr. Maja Brückmann Di...
Wie erklären sich Naturwissenschaftler ‹‹ Zeit ››? 
«Der einzige Grund für Zeit ist, dass nicht alles auf einmal 
passiert...
Was sagen Kinder über die ‹‹ Zeit ››? 
«Wenn man auf die Uhr schaut, sieht man die Zeit.» Dzenis 
«Zeit ist eine Hilfe im ...
Schülervorstellungen über ‹‹ Zeit ›› 
Die Vorstellungen von Kindern hängen mit ihrem Entwicklungsstand, ihren 
Erwartungen...
Und was steht bei Wikipedia? 
«Die Zeit beschreibt die Abfolge von Ereignissen, hat also im Gegensatz zu 
anderen physikal...
Die « Zeit » im naturwissenschaftlichen Unterricht 
Ausgewählte Unterrichtskontexte: 
 Die Sonne & der Schatten 
 Zeitme...
Beispiel: Stonehenge 
«Was machen die vielen Steine da im 
Kreis?» 
 Betrachtung der Anordnung der Steine 
 Anschauungsm...
Stonehenge und die Sonne 
Eine mögliche Erklärung: 
 Am Morgen des Mitsommertags 
(21.06): Sonnenaufgang über einem 
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Die Sonnenuhr 
«Was machen der Stock denn da in 
der Mitte?» 
 Betrachtung des wandernden 
Sonnenschattens 
 Erdrotation...
Sonne und Schatten 
Mögliche Erklärungen: 
 Dem Stand der Sonne entspricht 
der Schatten, den sie auf das 
Zifferblatt de...
Zeitmessung in der Tierwelt 
«Was haben diese drei 
Tiere gemeinsam?» 
Haben Sie eine Vermutung? 
Bildquellen: Wikipedia 
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Mond als Zeitgeber: Der Palolo-Wurm 
Der Palolo-Wurm lebt in der Südsee in 
Korallenriffen. Jedes Jahr in der siebten 
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Mond als Zeitgeber: Gabelschwanzmöwen 
 Gabelschwanzmöwen leben auf 
den Galapagos-Inseln. 
 Sie halten sich tagsüber an...
Mond als Zeitgeber: Der Dachs 
Der europäische Dachs markiert sein 
öfter bei Neumond als bei Vollmond. 
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Tiere & Pflanzen haben eine innere Uhr 
 Licht als Zeitgeber (Tiere) 
 zur richtigen Tageszeit  passende 
Hormon ausges...
Die Weltzeit und Sterne 
«Wie verabredet sich ein Japaner und 
eine Schweizerin, wenn doch die Uhren 
andere Zeiten anzeig...
Zeit & Sterne: Sternzeit 
 Sie scheinbaren Bewegung der Sterne als Folge der 
Eigendrehung der Erde. 
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Entwicklungen der Uhr: Die Wasseruhr 
«Kann man mit Wasser die Zeit 
messen?» 
 Betrachtung einer Wasseruhr 
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Entwicklungen der Uhr: Die Wasseruhr 
Mögliche Erklärungen: 
 Grösse des Gefässes und Form entscheidend 
 Phänomene von ...
Entwicklungen der Uhr: Die Sanduhr 
«Kann man mit Sand die Zeit 
messen?» 
 Betrachtung einer Sanduhr 
 Beschaffen des S...
Entwicklungen der Uhr: Die Sanduhr 
Mögliche Beobachtungen: 
 Körnung des Sands 
 Feuchtigkeit des Sands 
 Grösse des D...
Entwicklungen der Uhr: Noch mehr Uhren 
Bildquellen: Wikipedia 
Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» ...
Heute: Die Uhr und unsere « Zeit » 
Mögliche Erklärungen: 
 Taktgeber 
 Analogie: Schwingung eines 
Pendels Schwingfrequ...
Heute: Die « Zeit » naturwissenschaftlich 
 Die Zeit ist eine physikalische Grösse. 
 Das Formelzeichen der Zeit ist t ....
Berühmte Menschen & die « Zeit » 
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«Zeit» naturwissenschaftlich: Das Thema zum Gegenstand im Unterricht machen

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«Zeit» naturwissenschaftlich: Das Thema zum Gegenstand im Unterricht machen
Ein Referat auf der Didacta 2014 im Forum Weiterbildung am 30.10.2014

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«Zeit» naturwissenschaftlich: Das Thema zum Gegenstand im Unterricht machen

  1. 1. ‹‹ Zeit ›› naturwissenschaftlich Das Thema zum Gegenstand im Unterricht machen Dr. Maja Brückmann Dozentin
  2. 2. Ein Experiment Schliessen Sie bitte Ihre Augen und öffnen Sie Ihre Augen wieder nach 60 Sekunden? Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 2
  3. 3. Wie erklären sich Naturwissenschaftler ‹‹ Zeit ››? «Der einzige Grund für Zeit ist, dass nicht alles auf einmal passiert.» Albert Einstein «Zeit ist, und sie tickt gleichmäßig von Moment zu Moment. » Isaac Newton «Ich denke, dass das Wort Zeit erfunden wurde, um auszudrücken, dass sowohl wir Menschen als auch die Welt um uns herum sich immer verändert.» C. Wesley Dingman Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 3
  4. 4. Was sagen Kinder über die ‹‹ Zeit ››? «Wenn man auf die Uhr schaut, sieht man die Zeit.» Dzenis «Zeit ist eine Hilfe im Alltag.» Jonas «Zeit braucht man, um genau zu wissen, wie spät es ist. Sie ist sehr wichtig, vor allem, wenn man nicht zu spät sein will.» Ginetta «Das Jahr 2001 ist z.B. eine Zeit.» Mirlinda Quelle: Arbeitsheft für den Unterricht, Nummer 2 (2012). Geschichte der Zeitmessung. Lehrmittelverlag St. Gallen Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 4
  5. 5. Schülervorstellungen über ‹‹ Zeit ›› Die Vorstellungen von Kindern hängen mit ihrem Entwicklungsstand, ihren Erwartungen, ihren Vorerfahrungen, ihrer Motivation, der sozialen Einbindung zusammen: - Wer größer ist muss älter sein! - Autorexperiment: Zwei Autos werden vor den Augen der Kinder bewegt. Ein Auto fährt schneller und legt im gleichen Zeitraum eine längere Strecke zurück. Anschließend behaupten die Kinder, das Auto, das eine längere Strecke zurückgelegt hat, sei auch länger gefahren. - Epochen und Zeitalter sind im hier und jetzt und entwickeln sich. - Einführung der Uhr strukturiert, aber fördert keine Vorstellung von Zeit - Metrische Einführung der Zeit hilft Dauer von Handlungen genauer zu schätzen und vorherzusagen, wie viel Zeit eine Handlung beanspruchen wird. Hurlock, E. B.: Die Entwicklung des Kindes, Weinheim Basel Berlin 1971 Piaget, J.: Die Bildung des Zeitbegriffs beim Kinde, Zürich 1955 Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 5
  6. 6. Und was steht bei Wikipedia? «Die Zeit beschreibt die Abfolge von Ereignissen, hat also im Gegensatz zu anderen physikalischen Größen eine eindeutige, unumkehrbare Richtung.» © Microsoft © Microsoft Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 6
  7. 7. Die « Zeit » im naturwissenschaftlichen Unterricht Ausgewählte Unterrichtskontexte:  Die Sonne & der Schatten  Zeitmessung in der Tierwelt  Die Weltzeit  Sand und Wasser als Zeitgeber  Atome schaukeln und geben die Zeit an  Erfindungen rund um die Uhr Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 7
  8. 8. Beispiel: Stonehenge «Was machen die vielen Steine da im Kreis?»  Betrachtung der Anordnung der Steine  Anschauungsmodell  Sonne und Sonnenstand  Diskussion: Uhr oder Kalender Bildquellen: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 8
  9. 9. Stonehenge und die Sonne Eine mögliche Erklärung:  Am Morgen des Mitsommertags (21.06): Sonnenaufgang über einem bestimmten Stein.  Sonnenstrahlen trafen genau die Mitte des Bauwerks.  Voraussage: Sommer- und Wintersonnenwende (21.12); Frühlings- und Herbsttagundnachtgleiche (um den 20.03 und 23.12) Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 9
  10. 10. Die Sonnenuhr «Was machen der Stock denn da in der Mitte?»  Betrachtung des wandernden Sonnenschattens  Erdrotation  Betrachtung verschiedener Sonnenuhren  Bau eines eigenen Sonnenuhrmodells Bildquelle: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 10
  11. 11. Sonne und Schatten Mögliche Erklärungen:  Dem Stand der Sonne entspricht der Schatten, den sie auf das Zifferblatt der Sonnenuhr wirft.  Mithilfe des Sonnenstandes die Tageszeit messen  Funktionsweise der Sonnenuhr auf der Eigenrotation der Erde  Ausrichtung Sonnenuhr, damit sie auch die richtige Uhrzeit anzeigt. http://www.cybervisuals.ch/astro/sundial/sundial_info.html 30.10.2014 11 Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich
  12. 12. Zeitmessung in der Tierwelt «Was haben diese drei Tiere gemeinsam?» Haben Sie eine Vermutung? Bildquellen: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 12
  13. 13. Mond als Zeitgeber: Der Palolo-Wurm Der Palolo-Wurm lebt in der Südsee in Korallenriffen. Jedes Jahr in der siebten Nacht nach dem ersten Vollmond nach Herbstbeginn stoßen tausende Würmer ihre mit Eiern oder Spermien gefüllten Hinterenden - die »Palolos« - ab, deren Hüllen an der Meeresoberfläche platzen, Eizellen und Spermien vermengen sich. Quelle: scinexx.de Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 13
  14. 14. Mond als Zeitgeber: Gabelschwanzmöwen  Gabelschwanzmöwen leben auf den Galapagos-Inseln.  Sie halten sich tagsüber an ihrem Nest an Land auf.  Nachts fliegen sie zum Fischen aufs Meer.  Aktivität der Vögel bei Neumond am stärksten http://www.mpg.de/7031840/gabelschwanzmoewen Bildquelle: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 14
  15. 15. Mond als Zeitgeber: Der Dachs Der europäische Dachs markiert sein öfter bei Neumond als bei Vollmond. So schützt er sich vor Fressfeinden und Konkurrenten. Die Paarung findet häufig bei Vollmond statt. Bildquelle: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 15
  16. 16. Tiere & Pflanzen haben eine innere Uhr  Licht als Zeitgeber (Tiere)  zur richtigen Tageszeit  passende Hormon ausgeschüttet  am späten Nachmittag  Melatoninproduktion für einen gesunden Schlaf  Fortpflanzung  Nahrungsaufnahme  Schutzfunktion  Licht als Zeitgeber (Pflanzen)  Bäume berechnen mit Hilfe ihres internen Weckers den Zeitpunkt des Sonnenaufgangs im Voraus.  effiziente Photosynthese  Viele Pflanzen wachsen nachts und in der Morgendämmerung am schnellsten  Unklare, wie die Uhr funktioniert  Hypothese: bestimmte Proteine Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 16
  17. 17. Die Weltzeit und Sterne «Wie verabredet sich ein Japaner und eine Schweizerin, wenn doch die Uhren andere Zeiten anzeigen? Gibt es eine gemeinsame Uhrzeit für alle? »  Die koordinierte Weltzeit (englisch Coordinated Universal Time, französisch Temps universel coordonné), kurz UTC (englisch Universal Time, Coordinated), ist die heute gültige Weltzeit. Bildquelle: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 17
  18. 18. Zeit & Sterne: Sternzeit  Sie scheinbaren Bewegung der Sterne als Folge der Eigendrehung der Erde.  Bei der Sternzeit richtet man sich nicht nach der Sonne, sondern nach einem fixen Punkt am Himmel  Der „Stern-Stundenzeiger“ dreht sich auf einem am Horizont fixen Zifferblatt. Nach einer 15°-Drehung ist eine Sternzeitstunde (Skala 23, 0, 1, …) vergangen.  Der „Stern-Stundenzeiger“ dreht sich auf einem von der Sonne mitgeschleppten, um den Polarstern drehbaren Zifferblatt: Nach etwa einem Monat (Skala 06, 07, 08, …) ist er der Sonne um 30° vorausgeeilt (hier: Juli).  Basis für die Weltzeit (UTC). Quelle: Wikipedia Bildquelle: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 18
  19. 19. Entwicklungen der Uhr: Die Wasseruhr «Kann man mit Wasser die Zeit messen?»  Betrachtung einer Wasseruhr  Beschaffen des Wassers  Betrachtung verschiedener Wasseruhren  Bau eines eigenen Wasseruhrmodells Bildquellen: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 19
  20. 20. Entwicklungen der Uhr: Die Wasseruhr Mögliche Erklärungen:  Grösse des Gefässes und Form entscheidend  Phänomene von Druck, Unterdruck und Vakuum  Antike Klepsydra – Das obere Gefäß ist so geformt, dass der fallende Wasserstand der verstrichenen Zeit proportional ist. Durch ein Loch im Boden fließt das Wasser in das untere Gefäß ab. Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 20
  21. 21. Entwicklungen der Uhr: Die Sanduhr «Kann man mit Sand die Zeit messen?»  Betrachtung einer Sanduhr  Beschaffen des Stoffes Sand  Betrachtung verschiedener Sanduhren  Bau eines eigenen Sanduhrmodells Bildquellen: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 21
  22. 22. Entwicklungen der Uhr: Die Sanduhr Mögliche Beobachtungen:  Körnung des Sands  Feuchtigkeit des Sands  Grösse des Durchlauflochs  Herstellen und Eichen einer Skala  Fehlerquellen und Nutzungsdauer  Anwendung auf Schiffen, etc. © Siegmar Münk /Geolino.de Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 22
  23. 23. Entwicklungen der Uhr: Noch mehr Uhren Bildquellen: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 23
  24. 24. Heute: Die Uhr und unsere « Zeit » Mögliche Erklärungen:  Taktgeber  Analogie: Schwingung eines Pendels Schwingfrequenz eines Caesiumatoms.  Caesiumatom "schwingt" über neun Milliarden mal in der Sekunde.  Hohe Frequenz bedeutet Genauigkeit. Bildquellen: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 24
  25. 25. Heute: Die « Zeit » naturwissenschaftlich  Die Zeit ist eine physikalische Grösse.  Das Formelzeichen der Zeit ist t .  SI-Einheit ist die Sekunde s .  Die Zeit ist eine Basisgrösse, d.h. alle weiteren Zeitangaben bauen auf der Sekunde auf.  60 Sekunden = 1 Minute, …  Grundlage ist die Schwingungsdauer eines Caesiumatoms  Relative Standardabweichung zur idealen SI-Sekunde von etwa 5·10−15 Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 25
  26. 26. Berühmte Menschen & die « Zeit » Atomuhr Frank Libby Raumzeit/ Relativitätstheorie Albert Einstein Pendeluhr Christiaan Huygens Marine-Chronometer mit Unruhfeder Zeitkonstanz der Pendelschwingung John Harrison Galileo Galilei Bildquellen: Wikipedia Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 26
  27. 27. Merci vielmal! Kontakt: Dr. Maja Brückmann Pädagogische Hochschule Zürich Forschung und Entwicklung Zentrum für Didaktik der Naturwissenschaften Lagerstrasse 2 8090 Zürich Tel. +41 43 305 52 83 maja.brueckmann@phzh.ch www.phzh.ch/personen/maja.brueckmann © Microsoft Dr. Maja Brückmann Didacta - Forum Weiterbildung - «Zeit» naturwissenschaftlich 30.10.2014 27

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