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# System prepended metadata

title: Demonstration & Experiment
tags: [Technikbildung und technische Bildung & Projekte und Problemorientierter Werkunterricht]

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tags: Technikbildung und technische Bildung & Projekte und Problemorientierter Werkunterricht
title: Demonstration & Experiment
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<div style="float: left;">
<img src="https://www.lehrlinie.de/Werken_Werkstoffe/Logo_Werken_Grundschule.svg" alt="Logo Werken Grundschule" width="190" />
</div>

# Seminar: Technikbildung und technische Bildung & Projekte und Problemorientierter Werkunterricht
## Sitzung: Demonstration & Experiment
> *Dr. Stefan Blumenthal*

<div style="clear: both"></div>

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## Ziele für heute:

- [ ] Aneignung von Wissen über Bedeutung und Einsatz der Methoden Demonstration und Experiment
- [ ] Anwendung von Wissen über Bedeutung und Einsatz der Methoden Demonstration und Experiment

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Wissenschaftliche Demonstrationen und Experimente sind zwei verschiedene Arten von wissenschaftlichen Versuchen, die im Bildungsbereich eingesetzt werden. Viele Menschen verwenden diese beiden Begriffe synonym, aber es gibt einen Unterschied zwischen diesen beiden Arten von wissenschaftlichen Untersuchungen. Wissenschaftliche Demonstrationen sind häufig lehrerorientiert, während Experimente eher schülerorientiert sind.

## Demonstration

> [name=Seifert, 2022] [color=red]
„Unter Demonstration versteht man im technischen Unterricht das sach- und
arbeitsschutzgerechte Vorführen, einschließlich des Beschreibens von Handlungen und Operationen, am realen Arbeitsgegenstand mit den erforderlichen Werk- und Prüfzeugen sowie Hilfsmitteln, um die Schüler zur erfolgreichen Ausführung dieser Tätigkeit und somit zur Zweckrealisierung ihres Vorhabens (Gebrauchsgegenstand, Maschinen- oder Gerätemodell) zu befähigen.“

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### Formen der Demonstration

Eine Demonstration wird nicht immer nur durch die Lehrkraft vorgeführt, sondern kann in unterschiedlichen Phasen auch durch die Schüler:innen selbst erfolgen. Neben der Einteilung nach Personen, die eine Demonstration durchführen wird zudem nach zeitlichem Einsatz einer Demonstration unterschieden:

```graphviz {engine="dot"}
digraph dg{
  label="" 
  resolution=72;
  bgcolor="#C6CFD532";
  ratio="fill";
  fontname=Arial;
  nodesep=1;
  size="";
  node [style=filled,fontname=Arial,fontsize=20,shape=polygon];
  edge [color=Red, style=dashed];
  splines=T;
  center=T;
   
  "Lehrerdemonstration"->{"Erst- oder\n Einführungsdemonstration" "Wiederholungs-\n demonstration"};
  "Schülerdemonstration"->{"Erst- oder\n Einführungsdemonstration" "Wiederholungs-\n demonstration" "Kontroll- und\n Erfahrungsdemonstration"}
  
  "Erst- oder\n Einführungsdemonstration"->{"Wiederholungs-\n demonstration"};
       
  {rank=same; "Lehrerdemonstration" "Schülerdemonstration"}
  }
  ```

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### Voraussetzungen der Demonstration

Um eine Demonstration zielführend umsetzen zu können, sind verschiedene Voraussetzungen zu erfüllen. Neben den notwendigen Materialien und Räumlichkeiten lassen sich diese Voraussetzungen auf der Seite der Lehrkraft bzw. auf der Seite der Schüler:innen verorten:

|Voraussetzungen für die Demonstration auf Seiten der Lehrkraft|Voraussetzungen für die Demonstration auf Seiten der Schüler:innen|
|---|---|
|- ...|- ...|
|- ...|- ...|
|- ...|- ...|
|- ...|- ...|

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Überlegen Sie für sich, ...
- welche Voraussetzungen auf Seiten der Lehrkraft notwendig sind.
- welche Voraussetzungen auf Seiten der Schüler:innen notwendig sind.
:::

:::warning
:::spoiler **Lösungsvorschlag**

|Voraussetzungen auf Seiten der Lehrkraft|Voraussetzungen auf Seiten der Schüler:innen|
|---|---|
|Beherrschung der fachspezifischen Tätigkeit|Vorwissen über Begriffe, über Wirkprinzipien, über Werkstoffeigenschaften usw.|
|Einhaltung des Arbeitsschutzes|Sachgerechte Handhabung der Arbeitsmittel|
Erkennen des Zusammenwirkens von Mensch und Arbeitsmittel (Griff- und Stellelemente)|Erfassen von Bewegungsabläufen (Bewegungselemente)|
Alterstypische Besonderheiten|Entwickeln von Überzeugungen zur Zweckmäßigkeit und Richtigkeit des Handlungsablaufs|

:::

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### Hinweise zur Planung und Umsetzung einer Demonstration
Folgende Aspekte sollten bei der Planung und Durchführung einer Demonstration berücksichtigt werden:
- Eine Demonstration erfolgt immer am Beispiel des Lehrerwerkstücks, nie an einem ausgeliehenen Schülerwerkstück.
- Besteht eine Demonstration aus mehreren Phasen, müssen Werkstücke in verschiedenen Fertigungsphasen zur Verfügung stehen.
- Der zu demonstrierende Vorgang muss fachlich richtig vorgeführt (Griff-, Stell- und Bewegungselemente) und beschrieben (Fachbegriffe) werden.
- Der demonstrierende Vorgang muss von allen Schüler:innen gut beobachtet werden können, insofern ist die Wahl eines geeigneten Demonstrationsplatzes essenziell.
- Die Demonstration hat unmittelbar vor Ausführung der entsprechenden Schülertätigkeit/Technologie zu erfolgen.
- Eine Demonstration erfolgt stets unter den gleichen Bedingungen, welche die Schüler:innen am Arbeitsplatz vorfinden.
- Der zeitliche und inhaltliche Umfang einer Demonstration muss dem Aufnahmevermögen der Schüler:innen gerecht werden.


![](https://i.imgur.com/N8BOKwk.png)

*(Quelle: [:link: Seifert (2022)](https://i.imgur.com/N8BOKwk.png))*

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### Tätigkeiten bei der Demonstration

Demonstrationen beziehen sich in der Regel auf fachspezifische Tätigkeiten, wie bspw. das Schneiden von Papier am geraden Riss. Die von der Lehrkraft demonstrierte Tätigkeit wird dabei in verschiedene Handlungen unterteilt, wie bspw. das H~1~: Einschneiden, H~2~: Schneiden und H~3~: Durchschneiden. Die Handlungen selbst werden wiederum in Operationen unterteilt. In den nachfolgenden Learningapps wird dies verdeutlicht:

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Bearbeiten Sie die Learningapps zur Schrittfolge der Operationen der zuvor beispielhaft benannten Handlungen H~1~ bis H~3~:

<iframe src="https://learningapps.org/watch?v=pnoczpgqc22" style="border:0px;width:100%;height:500px" allowfullscreen="true" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>
</div>

:::

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### Wissensvermittlung beim Demonstrieren

Im Rahmen des Demonstrierens sollte notwendiges Wissen vermittelt werden. Dies erfolgt zum Teil implizit, durch das Beobachten der Schüler:innen. Es gibt jedoch auch immer Wissenselemtene, die durch die Lehrkraft während des Demonstrierens expliziert werden sollten. Bezogen auf das zuvor benannte Beispiel wird folgendes Sachwissen als Grundaussage vermittelt:
Beim Schneiden wird Papier (Werkstoff) mit der Schere (Werkzeug) zerteilt.

Zudem sollte weiteres Verfahrenswissen durch die Lehrkraft verdeutlicht werden. Im aufgeführten Beispiel wären dies folgende Aspekte:
- die Schere wird beim Schneiden nie vollständig geschlossen
- der Schneidevorgang sollte am Riss auf der Abfallseite erfolgen
- beim Schneiden am geraden Riss wird die Schere dem Werkstoff zugeführt
- beim Schneiden am kurvenförmigen Riss wird der Werkstoff der Schere zugeführt
- Aspekte des Arbeitsschutzes müssen beachtet werden

Weiteres Hintergrundwissen, das nicht explizit beim Vorgang des Demonstrierens notwendig ist, sollte im Voraus bereits vermittelt werden. Bezogen auf das Beispiel wären dies Informationen zum Aufbau einer Schere, verschiedene Scherenarten und deren EInsatzgebiete etc.

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## Experiment

Das Technische Experiment ist ein auf Empirie basierendes Erkenntnisinstrument mit
mehrschichtigen Wahrnehmungs- und Denkprozessen (Beobachten, Vermuten, Verwerfen,
Bestätigen, Planen, etc.). Es fördert selbstständiges, kooperatives und handlungsorientiertes Lernen und vereinigt Sinneswahrnehmungen mit geistigem Tun und manuellem Handeln. Durch den Einsatz von Experimenten können Zusammenhänge bzw. technische Lösungen erstellt oder Fakten bestätigt werden.
Ein Experiment ist ein Test- oder Versuchsaufbau, der durchgeführt wird, um etwas Unbekanntes zu entdecken oder einen theoretischen Grundsatz zu bestätigen. Es handelt sich dabei um eine wissenschaftliche Methode, die immer einem klaren Muster folgt.
Bei einem Experiment wird ein Einflussfaktor (die unabhängige Variable) manipuliert, um zu untersuchen, welchen Einfluss diese Veränderung auf eine beobachtete Größe (die abhängige Variable) hat.

|Beispiel|unabhängige Variable|abhängige Variable|
|:---:|:---:|:---:|
|Untersuchung des Pflanzenwachstums bei unterschiedlichen Mengen der Wasserzugabe|die einem Topf zugeführte Wassermenge|die Höhe des Pflanzenwachstums im Laufe der Zeit|
|Untersuchung des Einflusses der Tageszeit auf die Konzentrationsfähigkeit|die Uhrzeit|die Konzentrationsfähigkeit der Versuchspersonen|
|- ...|- ...|- ...|
|- ...|- ...|- ...|

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Überlegen Sie für sich 2 weitere Beispiele für ein Experiment und benennen Sie jeweils die unabhängige und die abhängige Variable.

:::

Im schulischen Umfeld sind die Schüler:innen die aktiven Personen bei der Durchführung eines Experiments, während die Lehrkraft eine eher begleitende, überwachende Rolle spielt. Die Schüler:innen testen, was sie aufgrund ihres Wissens über die angewandten Prinzipien für wahr halten und lernen durch praktische Erfahrung, wie die richtige Antwort lautet.

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## Hinweise zur Planung und Durchführung von Experimenten
Die Durchführung von Experimenten beinhaltet viele verschiedene Herausforderungen. Zudem müssen zahlreiche Vorgaben beachtet werden.

- Zu Beginn eines Experiments wird eine Hypothese aufgestellt. Dazu werden Annahmen als konkrete Aussagen formuliert. Diese beruhen auf bereits bekannten Kenntnissen und Erfahrungen.
- Im Rahmen des Experiments wird die unabhängige Variable schließlich systematisch manipuliert, und die Auswirkungen der Veränderungen auf die abhängige Variable untersucht.
- Wichtig ist, dass jeweils nur eine Variable verändert wird, alle anderen Einflussfaktoren müssen konstant gehalten werden.
- Über den Verlauf des Experiments müssen genaue Aufzeichnungen erfolgen. Alle Schritte müssen protokolliert werden. Dazu gehören die Hypothesenbildung, die Auswahl der teilnehmenden Objekte bzw. Menschen, der geplante Aufbau, die Durchführung und die Auswertung der Daten. Dokumentiert werden müssen auch aufgetretene Abweichungen und Störfälle.

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## Abschluss

:::info
:page_facing_up: **Aufgabe**
Bearbeiten Sie die folgende Learningapp:
<iframe src="https://learningapps.org/watch?v=p99sfb75k22" style="border:0px;width:100%;height:500px" allowfullscreen="true" webkitallowfullscreen="true" mozallowfullscreen="true"></iframe>

:::

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## Selbsteinschätzung

Inwieweit haben Sie die Ziele für diese Einheit erreicht?

|Ziele|:smiley:|:confused:|:disappointed:|
|---|:---:|:---:|:---:|
|Aneignung von Wissen über Bedeutung und Einsatz der Methoden Demonstration und Experiment|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|
|Anwendung von Wissen über Bedeutung und Einsatz der Methoden Demonstration und Experiment|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|<input type="checkbox">|

:::info
:mega: Sollte Ihnen ein Ziel zu kurz gekommen sein oder wenn Sie jegliches Feedback oder Kritik haben, nutzen Sie bitte die Kommentarfunktion und geben Sie mir Hinweise zum Überarbeiten.
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## Literatur
- Bonz, B. & Ott, B. (2003)(Hrsg.), Allgemeine Technikdidaktik – Theorieansätze und Praxisbezüge. Baltmannsweiler: Schneider Verlag Hohengehren.
- Henseler, K. & Höpken, G. (1996). Methodik des Technikunterrichts. Bad Heilbrunn: Klinkhardt Verlag. 
- Hüttner, A. (2005). Technik unterrichten. Haan-Gruiten: Europa Verlag.
- Pahl, J.-P. (2008). Bausteine beruflichen Lernens im Bereich „Arbeit und Technik“. Teil 2: Methodische Grundlegungen und Konzeptionen. Bielefeld: W. Bertelsmann Verlag.
- Pahl, J.-P. (2007). Ausbildungs- und Unterrichtsverfahren. Ein Kompendium für den Lernbereich Arbeit und Technik. Bielefeld: W. Bertelsmann Verlag.
- Schmayl, W. / Wilkening, F. (1995). Technikunterricht. Bad Heilbrunn: Klinkhardt Verlag.