Praktikum_schnitt

Allgemeine Hinweise

Inhalt

Voraussetzung

  • Die Praktikumsteile (Teile GP I und GP II) setzen den vorhergehenden Besuch  der zugehörigen Vorlesungen Physik I bzw. II voraus und liegen  zeitlich für die Ferienkurse in Anschluss an diese im zweiten   Semester und für die Semesterkurse im zweiten, dritten  bzw. vierten Semester.
  • Für eine erfolgreichen Mitarbeit und Teilnahme am Praktikum sind Kenntnisse über die Ziele und Inhalte und die Durchführungsform notwendig
  • Bitte lesen Sie diese Hinweise genau!  Schwierigkeiten oder Nachteile, die aus einer  Unkenntnis dieser Hinweise resultieren, fallen in den  Verantwortungsbereich der jeweiligen Teilnehmer.

Ziele des Praktikums

  • Die Lehr- und Lernziele des Praktikums lassen sich in drei Bereiche gliedern:
    • Hauptziel des Praktikums ist die Einführung in experimentelles Arbeiten, d.h. in praktisch-experimentelle und quantitative Arbeitsmethoden der Physik und in kritisch-quantitatives Denken. Dazu gehören die:
      • Einführung in Messtechnik und -methodik: Sie sollen lernen, mit Apparaturen und Messgeräten umzugehen.
      • Einführung in Messdokumentation: Sie sollen lernen, Aufzeichnungen zu führen, aus denen später eine experimentelle Untersuchung vollständig ausgewertet und gegebenenfalls auch reproduziert werden kann.
      • Einführung in Auswertetechniken: Sie sollen lernen, experimentelle (empirische) Daten im Rahmen ihres Näherungs- oder Schätzcharakters (Fehler) unter Anwendung mathematisch-statistischer und praktischer Methoden auszuwerten (Fehlerrechnung).
      • Einführung in wissenschaftliche Schlussfolgerung und Diskussion : Sie sollen lernen, auf der Grundlage der Beobachtungen und quantitativen Ergebnisse eine schließende Antwort auf die gestellte Frage abzuleiten und kritisch zu begründen.
      • Einführung in schriftliche Darstellung und Präsentation : Sie sollen lernen, eine durchgeführte Arbeit in angemessener Form schriftlich darzustellen und niederzuschreiben.
         
    • Das zweite Ziel liegt in der   
      • Hinführung zu wissenschaftlichem Denken.
        • Sie sollen nicht beim Erlernen technischer Fähigkeiten stehenbleiben, sondern zu wissenschaftlichem Denken hingeführt werden, d.h. zur schließende Diskussion und Beantwortung der gestellten Frage auf der Grundlage der Beobachtungen und quantitativen Untersuchungen. Welche Frage war gestellt? Was ist herausgekommen? Wie sind die Ergebnisse im Rahmen der bisherigen Erkenntnisse zu verstehen?
    • Das dritte Ziel des Praktikums besteht in einer
      • vertiefenden und ergänzenden Auseinandersetzung mit ausgewählter Themen der Physik.
    • Ergänzende Ziele des Praktikums liegen in der anwendungsbezogenen Vertiefung physikalischen Verständnisses, in der Hinführung zu wissenschaftlichem Denken und in der Übung kollegialer Arbeitsformen.            
      • Die Anwendung erworbener Kenntnisse ist ein empfindlicher Indikator für das Verständnis. Durch Auseinandersetzung mit Details und Anleitung zu kritischer Betrachtung sollen physikalische Prinzipien aufgezeigt und Zusammenhänge zwischen den Phänomenen hergestellt werden.
      • Als Teil einer wissenschaftlichen Ausbildung darf das Praktikum nicht bei der Vermittlung "mechanistischer" Fähigkeiten stehenbleiben, sondern muß zum wissenschaftliche Denken hinführen, d.h. der wissenschaftlichen Beantwortung der Fragestellung bzw. der Ableitung von Erkenntnissen oder Gesetzmäßigkeiten durch kritische Diskussion und schließende Bewertung der Beobachtungen und quantitativen Ergebnisse.
      • Die Kleingruppenarbeit mit dem Vorgespräch ist ein Training verbaler Darstellung und Auseinandersetzung in Kollegialgruppen als Grundform wissenschaftlicher Arbeit, die in späteren Studienabschnitten und bei der wissenschaftlicher Arbeit wiederkehrt (Seminare, Prüfungen, Arbeitsgruppen).

Zwei Seiten

  • Alle Dinge haben zwei Seiten; jede Wissenschaft besteht aus ihren Inhalten und den Arbeitsmethoden. Grundvorlesungen und einführende Lehrbücher vermitteln in erster Linie in analytisch und didaktisch ausgearbeiteter Weise das heutige Wissen in der Physik; aber nur selten oder nur ansatzweise den Weg dorthin , schon garnicht die Mühe und Zeit, die meist hinter uns heute banal erscheinenden Bausteinen des Wissens stecken. (Lummer und Gercke z.B., zwei Physiker, haben zu Anfang des 20. Jhdt. vor ihrer optischen Apparatur gesessen, und mangels elektronischer oder sonstiger Zählvorrichtungen zur damaligen Zeit manuell mit einer Stellschraube Interferenzringe "abgefahren" und gezählt. Von eins bis 1,3 Millionen!
  • Die moderne Physik kennt (auch) zwei Arbeitsmethoden: Die Experimentalphysik mit experimentell-quantitativem Arbeiten im Labor oder in der Natur zur Untersuchung erwarteter oder empirischen Herleitung neuer Aussagen und Gesetzmäßigkeiten. Die Arbeitsmittel sind Apparaturen und Meßgeräte. Und die Theoretische Physik mit dem Ansatz und der schließende Entwicklung von (mathematischen) Modellen. Die Arbeitsmittel sind Mathematik, Papier, Bleistift und der Computer.
  • Welches ist denn nun die wahre Physik oder die richtige Physik? Die Experimentalphysik als die Physik der Realität. Oder die Theoretische Physik als die Physik des Kopfes? Die Frage danach führt auf eine irrationale Auseinandersetzung. Die Arbeitsrichtungen kennzeichnen zwei Methoden, die sich gegenseitig ergänzen und benötigen, ohne dass damit Wertigkeiten verbunden sind. Sie müssen sich irgendwann für einen Schwerpunkt entscheiden. Für das, was Ihnen "mehr liegt", was Ihnen besser gefällt, oder für das Sie sich fähiger halten.

Versuche und inhaltliche Problematik

  • Das Spektrum der Praktikumsversuche geht von sehr einfachen Themen (gerade in GP I zur Vermittlung der fachmethodischen Techniken) bis zu physikalisch anspruchsvollen oder experimentell schwierigen Versuchen.
  • Ein inhaltlicher Konflikt liegt im Umfang des Praktikums (von zwei Semestern) mit der zeitlichen Lage nach dem ersten und zweiten Semester (den Kursen Physik I und II). Da das Praktikum den ganzen stofflichen Umfang des Grundstudiums abdecken will, kommt es zu einem thematischen Vorgriff, und Sie müssen sich im Praktikum mit Themen auseinandersetzen, die noch nicht durch die Vorlesung vorbereitet wurden. Zum einen stellt dies eine Schwierigkeit dar. Zum anderen aber auch eine typische Situation, sich mit Hilfe eine Grundwissens und zusätzlicher Information in ein gestelltes Thema einzuarbeiten.

Realität und Vorstellung

  • Die beiden Arbeitsmethoden der Physik sind auch kennzeichned für zwei "Welten" mit jeweils besonderen Eigenschaften:        
    • Die Realität als eigentlicher Untersuchungsgegenstand der Physik und tatsächliche Welt, und die
    • Vorstellung oder das Modell als fiktive Welt und konstruktives Arbeitsmittel und Träger des Verständnisses.
     
  • Realität und Modell sind nicht das Gleiche, sondern müssen stets unterschieden und in kritischen Auseinandersetzung betrachtet werden: Wie beschreibt das Modell die Realität, und wie ist es geeignet, uns schließendes Verständnis zu vermitteln? Wie führt die (beobachtete und quantitativ erfasste) Realität auf ein leistungsfähiges Modell? Gerade im Elementarbereich vermischen sich oft Begriffe (ein physikalischer Widerstand und ein modellmäßiger Widerstand), oder Realität und Modell stehen in so guter Entsprechung, dass die Unterschiede unbewusst verschwinden. Beim Umgang mit Beobachtungen und Daten ist stets darauf zu achten, ob Abweichungen von den Erwartungen sich durch typische und unvermeidbare Unzulänglichkeiten der Untersuchung erklären, oder durch modellmäßigen Grenzen der zugrundegelegten Vorstellung gegeben sind.

Durchführung, Ablauf und organisatorische Anforderungen

Eine detaillierte Beschreibung des Praktikumsablaufs ist in der Praktikumsanleitung wiedergegeben. Nehmen Sie die  Hinweise genau zur Kenntnis um Schwierigkeiten oder Nachteile zu vermeiden. Weitere Informationen erhalten Sie zu  Praktikumsbeginn. Auf einige wichtige Punkte bzw. obligatorische Arbeitsmittel soll bereits hier hingewiesen werden.

  • Arbeitsstruktur: Im Praktikum wird paarweise in gemeinschaftlicher Verantwortung zusammengearbeitet. Schließen Sie sich mit Ihrem Partner zur ordnungsgem&aum;ßen Erledigung der Aufgaben zusammen. Drei Paare (an gleichen oder thematisch verwandten Versuchen) bilden eine Arbeitsgruppe, die jeweils von einem wissenschaftlichen Mitarbeiter als Tutor betreut wird. Bei der Anmeldung können bestimmte Partner- oder Gruppenwünsche berücksichtigt werden.
  • Vorbereitung: Es ist eine selbstständige, gründliche Vorbereitung außerhalb der Praktikumszeiten auf die Versuche erforderlich. Als Ergebnis der Vorbereitung muss die Einführung in die Themen- und Aufgabenstellung als Teil des Berichts (Physikalische Grundlagen) schriftlich ausgearbeitet zu Versuchsbeginn vorgelegt werden. Die schriftliche Vorbereitung muss von jedem Teilnehmer angefertigt werden.
  • Praktikumstermine: Vorgespräch unter Beteiligung der Teilnehmer (ca. 15-50 Minuten) und Versuchsdurchführung (ca. 3 Std.).
  • Berichte: Ausarbeitung von Berichten mit einer Einführung in die Themenstellung, die zugehörigen physikalischen Grundlagen und die Messmethode (zur Vorbereitung vor Versuchsbeginn; siehe Vorbereitung), Darstellung der Auswertungen und einer Zusammenfassung und kritischen Diskussion der Ergebnisse. Die Ausarbeitungen müssen jeweils am kommenden Versuchstag vorgelegt werden. Die Ausarbeitungen können gemeinschaftlich oder abwechselnd erfolgen. Es muss von jedem Paar zu jedem Versuch nur eine Ausarbeitung vorgelegt werden.
  • Laborhefte: Es ist gute wissenschaftliche Praxis und Vorschrift im Praktikum, sämtliche schriftlichen Aufzeichnungen und Ausarbeitungen zur dokumentarischen Sicherheit urschriftlich in gebundene Laborhefte eingetragen werden. Es ist für jeden Studenten sinnvoll, sich 2-3 Schulhefte (je 16 Blatt DinA4) im Handel zu kaufen. Die Verwendung von Ringordnern ist nicht erlaubt!
  • Netzpapier: Grafische Darstellungen von funktionalen Zusammenhängen können  auf Netzpapier angefertigt werden (mm-Papier, log.Papier; im Praktikum kostenlos erhältlich) und müssen in das Protokollheft eingeklebt werden. Es ist auch erlaubt diese graphische Darstellungen im PC mit einem entsprechenden Programm anzufertigen. In diesem Falle müssen die Achsenbeschriftigungen, Fehlerbalken, Ausgleichsgeraden und Grenzgeraden den im Praktikum vorgeschriebenen Regeln entsprechen. Graphiken sind in die Protokollhefte einzukleben.

Heft- / Berichtvorlage

Zur Kontrolle der regelmäßigen, schriftlichen Mitarbeit (Vorbereitung, Ausarbeitung) müssen alle Teilnehmer zu Beginn der Praktikumstermine ihre aktuellen Laborhefte bei dem Betreuer des jeweiligen Versuchs abgeben. (Die Hefte werden unmittelbar durchgesehen und in die Gruppen zurückgegeben.