TY  - THES
A3  - Schwarz, Oliver
AB  - Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein elementarisiertes Lernangebot zum Thema innerer Aufbau der Sterne und Sternentwicklung bereitzustellen, welches sich zum einen an angehende Physiklehrer im Grundstudium, sowie Physikstudierende im Bachelorstudiengang richtet, zum anderen an Lernende der gymnasialen Oberstufe. 
Zur Legitimierung des Themas wird der aktuelle Stand der Astronomie im Allgemeinen im Schul- und Hochschulunterricht und speziell die Beschäftigung mit dem Sternaufbau und der Sternentwicklung analysiert. Der Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit liegt in der Entwicklung von Lernmodulen. Dabei steht die Entwicklung eines prinzipiellen physikalischen Verständnisses für den inneren Aufbau der Sterne im Vordergrund und nicht möglichst präzise Vorhersagen durch Modellrechnungen zu treffen, oder eine vollständige Theorie darzulegen. Es werden außerdem erkenntnistheoretische Überlegungen der Wissenschaftler mit einbezogen, die die Theorie des inneren Aufbaus der Sterne maßgeblich vorangetrieben haben, sowie die wissenschaftlichen Methoden aus dem Bereich der theoretischen Astrophysik zum Einsatz gebracht haben. Damit geht diese Arbeit deutlich über die rein phänomenologische Ebene hinaus. Es werden Mittelwerte und Größenordnungen wichtiger Zustandsgrößen  wie  Druck und  Temperatur für unser Zentralgestirn bestimmt und allgemeine Zusammenhänge zwischen den Zustandsgrößen für Sterne im Hauptreihenstadium hergeleitet. Mithilfe von Differentialgleichungen werden Verläufe der Zustandsgrößen vom Zentrum bis hin zur Oberfläche beschrieben und die Notwendigkeit einer solchen Betrachtung verdeutlicht. Die Differentialgleichungen werden analysiert und mit numerischen Verfahren gelöst.
Das Lernangebot ist in vier aufeinander aufbauende Lernmodule unterteilt, welche sich inhaltlich an Meilensteinen der historischen Entwicklung der Theorie zum inneren Aufbau von Sternen und den zu den jeweiligen Zeiten vorherrschenden Forschungsfragen anschließen. Zugleich werden erkenntnistheoretische Überlegungen einbezogen, um Lernenden ein tiefgreifendes Verständnis für die Sternmodelle zu ermöglichen. In den Modulen wird stets deutlich, warum das betrachtete Modell aus der fachlichen und historischen Perspektive weiterentwickelt wurde. Bis auf das letzte Modul beginnt jedes Modul mit erkenntnistheoretischen Überlegungen und einer wissenschaftshistorischen Einordnung. Daraus werden prinzipielle Aussagen extrahiert und einfache Abschätzungen aufgestellt. Anschließend werden detaillierte Analysen der Verläufe von Zustandsgrößen durchgeführt. Diese werden dabei auf möglichst elementare Weise gewonnen, um eine breite Zielgruppe zu adressieren. An dieser Stelle wird auch ein sinnvoller Computereinsatz dargestellt. Die Erkenntnisse aus den Lernmodulen werden mit verschiedenen Tools modelliert und von Modul zu Modul weiterentwickelt und verfeinert. In dieser Arbeit wird mit dem Tabellenkalkulationsprogramm Microsoft Excel und der Modellbildungssoftware CMA Coach 6.0 gearbeitet, die Ergebnisse lassen sich aber auch problemlos mit kostenfreien Alternativprogrammen erzeugen. Somit wird gewährleistet, dass ein großer Benutzerkreis angesprochen wird, da keine zusätzliche Software installiert oder gar gekauft werden muss. Dies ist auch der Grund, warum auf den Einsatz von Spezialsoftware verzichtet wird. Die Lernmodule wurden bereits in einer Lehrveranstaltung zur Astrophysik erprobt und positiv angenommen. Eine vollumfängliche empirische Studie wurde jedoch noch nicht durchgeführt.
AU  - Weber, Adrian
DA  - 2020
DO  - 10.25819/ubsi/5495
KW  - Sterninneres
KW  - Didaktik
KW  - Innerer Aufbau von Sternen
KW  - stars -- structure
KW  - stars -- formation
KW  - Physics / Instruction
LA  - ger
PY  - 2020
TI  - Elementarisierungen zum inneren Aufbau von Sternen und zur Sternentwicklung
TT  - Elementarizations to the stellar structure and for evolution of stars
UR  - https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:hbz:467-17192
Y2  - 2024-11-22T06:48:56
ER  -