9. – 13. Schuljahr

Katja Kiesling, Jürgen Kirstein und Volkhard Nordmeier

Abstandsgesetz, Abschirmung und Ablenkung

Experimente zur Radioaktivität als reale Schülerversuche und als interaktive Bildschirmexperimente

Grundsätzlich eignet sich die Unterrichtseinheit zur Radioaktivität aufgrund der langen Messzeiten und der Schwierigkeiten beim Finden geeigneter Präparate zur Durchführung von Schülerversuchen oder Demonstrationsexperimenten dazu, auch andere als experimentelle Kompetenzen zu entwickeln. Allerdings gibt es zu diesem Gebiet einige Versuche, mit denen sich die Grundlagen des naturwissenschaftlichen Arbeitens trainieren lassen. Nicht zuletzt aus diesem Grund sollte man auf Realexperimente mit radioaktiven Präparaten keinesfalls verzichten. Sind die Schülerinnen und Schüler in den ersten Stunden der Einheit noch unsicher im Umgang mit den Präparaten, werden sie nach einigen Experimenten viel selbstsicherer und erfahren Bestätigung dadurch, dass sie zwar mit gefährlichen radioaktiven Stoffen arbeiten, aber kein Schaden entsteht, solange sie sich an die Sicherheitsregeln halten.
Die Art der durchgeführten Experimente richtet sich dabei nicht nur nach methodischen und didaktischen Überlegungen, sondern hängt häufig auch von den praktischen Rahmenbedingungen ab, z.B. von der Ausstattung der Schule oder der für die Einheit zur Verfügung stehenden Unterrichtszeit:
  • Schülerexperimente: Für die Realisierung von Schülerversuchen benötigt man zugelassene Präparate, wie den Uranglasknopf aus dem Philion-Experimentierkasten oder das Auernetz von Mekruphy. Für Messungen mit diesen Präparaten sind zudem Zählrohre mit großen Zählrohrfenstern erforderlich. Eine Variante hierfür ist das GMZ „Inspector (s.a. den Einleitungsartikel zum Kapitel „Kernphysik & Radioaktivität). Eine etwas kostengünstigere, weniger zuverlässige, aber dennoch ausreichende Variante stellt ein selbstgebautes Zählrohr. 1) Sind derartige Materialien nicht an der Schule vorhanden, können Schülerexperimente kaum realisiert werden.
  • Demonstrationsexperimente bieten sich immer dann an, wenn man mit den Schulpräparaten, mit denen die Schülerinnen und Schüler laut Sicherheitsrichtlinien nicht arbeiten dürfen, zu einem deutlich besseren Ergebnis kommt oder dieses schneller erhält. Insbesondere wenn man als radioaktive Quelle einen Strahler verwenden möchte, der hauptsächlich nur eine der Strahlungsarten aussendet, oder eine möglichst punktförmige Quelle genutzt werden soll, liegt der Einsatz der Schulstrahler nahe.
Analogieexperimente und IBE als Alternative
Analogieexperimente führen im Vergleich zu Realexperimenten zum Themengebiet Radioaktivität in der Regel deutlich schneller zu den gewünschten Ergebnissen, da meistens die langen Messzeiten entfallen. Außerdem liefern sie häufig Resulate, die sich einfacher mathematisieren lassen. Daher stellen sie einen guten Kompromiss zwischen der Durchführung eines Schüler- und eines Lehrerexperiments dar, wobei allerdings berücksichtigt werden muss, was ein Analogieexperiment als solches überhaupt leisten kann (vgl. [1].
Relativ „junge Varianten von Analogieexperimenten eröffnen zudem die Möglichkeiten von Videos oder von sog. interaktiven Bildschirmexperimenten (s. Kasten 1 sowie Kasten 2 – 3).
Kasten 1: Was sind IBE?
Kasten 1: Was sind IBE?
Seit vielen Jahren werden interaktive Bildschirmexperimente (IBE) für verschiedenste Lehr-Lernumgebungen entwickelt [2]. IBE sind inzwischen hinsichtlich ihrer Lernwirksamkeit im Unterricht der Schule [3] und zur Vorbereitung von Laborpraktika (vgl. [4] – [6]) gut erforscht. Sie bieten neue Formen zur Flexibilisierung und Individualisierung des Lernens mit Experimenten.
Durch die mögliche Entkopplung von Ort und Zeit des Experimentierens liefern IBE einen Beitrag zur Realisierung lebensbegleitender Lernprozesse. Sie erlauben zudem das Experimentieren auch in Situationen, wo Realexperimente aus praktischen Gründen (z.B. Gefahren, Aufwand) nicht möglich sind....

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