Kenntnisse über den Aufbau des Sonnensystems gehören zum Allgemeinwissen. Jedoch: "Das Bekannte überhaupt ist darum, weil es bekannt ist, nicht erkannt" (G.W.F. Hegel). Mit dem Wissen über den Aufbau des Sonnensystems sollte auch ein Einblick in die Geschichte der Erkenntnis seines Aufbaus verbunden sein und der Weg zu dieser Erkenntnis nachvollzogen werden. Die hier angebotenen Unterrichtsmaterialien sind als mögliche Zusammenfassung der Ergebnisse eines entsprechenden fächerverbindenden Projekts (Mathematik, Astronomie, Geschichte) zu betrachten.
Marsschleifen – die Entdeckung der Himmelsmechanik
Unterrichtseinheit
Das Computeralgebrasystem MuPAD dient im Rahmen einer fächerübergreifenden Projektarbeit als Werkzeug zur Veranschaulichung der Entstehung von Marsschleifen.
- Mathematik / Rechnen & Logik / Physik / Astronomie / Geschichte / Früher & Heute
- Sekundarstufe I, Sekundarstufe II
- etwa 6 Stunden, fächerübergreifende Projektarbeit
- Arbeitsblatt, Projekt, Software, Video
- 1 Arbeitsmaterial
Beschreibung der Unterrichtseinheit
Didaktisch-methodischer Kommentar
Vorbemerkungen zum Thema
In der Entdeckungsgeschichte des Aufbaus unseres Sonnensystems mussten die Fakten der Beobachtung astronomischer Abläufe verbunden werden mit der Beurteilung der Bedingtheiten der Beobachtung. Das heißt, mit der Beobachtung selbst musste der Beobachter in den Blick genommen werden. In den Worten des Nikolaus Kopernikus: "Alles, was am Fixsternhimmel an Bewegung erscheint, geht nicht von diesem selber, sondern von der Erde aus". Die Beobachtungsdaten der Planeten sind verwirrend: Mal bewegen sie sich auf Kreisbögen, mal wird ihre Bewegung langsamer oder schneller, mal kommen sie für kurze Zeit scheinbar ganz zum Stillstand, mal erscheinen sie weniger lichtstark, mal mehr - was auf starke Unterschiede in der Entfernung von der Erde hindeutet. Vor allem beim Mars, dem Nachbarplaneten der Erde, beschreiben die beobachteten Positionen einen deutlichen "Looping" (Marsschleife) am Firmament.
Fächerübergreifende Aspekte
Die Thematik verknüpft Bereiche aus den Fächern Mathematik, Physik und Geschichte. Sie hat darüber hinaus auch philosophische Bezüge und bietet sich daher für ein fächerübergreifendes projektorientiertes Vorgehen an. Allein aus den unterschiedlichen mit der Entwicklung des astronomischen Weltbilds verbundenen Biografien und modellhaften Vorstellungen ergibt sich eine Vielzahl von Referats- oder Facharbeitsthemen. Die Möglichkeiten eines vertieften Eindringens in die Thematik sind enorm - deswegen sind auch die Angaben zum Zeitbedarf der Unterrichtseinheit lediglich als vage Vorgabe zu verstehen.
- Voraussetzungen und Hinweise zum Einsatz der Materialien
Informationen zu den Materialien zum Thema Planetenschleifen
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- marsschleifen_materialien.zip
Alle Materialien der Unterrichtseinheit in einem Rutsch (Hintergrundinformationen zur Entwicklung des Weltbilds, Aufgaben, MuPAD-Notebooks und Animationen).
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Vermittelte Kompetenzen
Die Schülerinnen und Schüler sollen
- Epizykloiden als Verkettung zweier Drehungen beschreiben und zur Simulation des Planetenmodells von Tycho Brahe einsetzen können (Mathematik).
- die Peilung des Mars von der Erde aus betrachtet mathematisch als Gleichung einer Gerade im Raum beschreiben können (Mathematik).
- die Kräfte erkennen, die die Bewegung der Planeten beeinflussen und die Auswirkung des Fehlens dieser Erkenntnis auf die astronomischen Vorstellungen vor Kepler und Newton beurteilen können (Physik).
- wesentliche Entwicklungen in der Ausformung unseres astronomischen Weltbilds kennen und zusammenfassend beschreiben können (Geschichte).
Im Web
- Wandel des Weltbildes – Naturwissenschaftliche Fragen im Lateinunterricht
Text von Franz Peter Waiblinger auf der Website der Abteilung für Griechische und Lateinische Philologie der Universität München
Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial
| Thema | Marsschleifen - die Entdeckung der Himmelsmechanik |
|---|---|
| Autor | Rolf Monnerjahn |
| Fächer | Mathematik, Astronomie, Geschichte |
| Zielgruppe | je nach mathematischem "Tiefgang" Klasse 10 oder Jahrgangsstufe 11/12 |
| Zeitraum | etwa 6 Stunden, fächerübergreifende Projektarbeit |
| Technische Voraussetzung | Verfügbarkeit von MuPAD/MathWorks |
Zusatzinformationen
Zur vertiefenden Beschäftigung mit der Thematik sei vor allem verwiesen auf:
- David L. Goodstein, Judith R. Goodstein, "Feynmans verschollene Vorlesung, Die Bewegung der Planeten um die Sonne", München 1998
- Jürgen Teichmann, "Wandel des Weltbildes", München 1983
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