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Der Karlsruher Physikkurs ist eine (wohl hauptsächlich in Baden-Württemberg) seit 20 Jahren verwendete Lehrbuchreihe für die Sekundarstufe I und II, mit der “Physik aus einem Guss” vermittelt werden soll.

Die Deutsche Physikalische Gesellschaft DPG hat jetzt ein ausführliches Gutachten veröffentlicht, worin sie von der weiteren Verwendung dieser Lehrbücher abrät.

Zitat:

Da sich physikalische Aussagen durch Messung belegen lassen müssen, müssen sie auch quantifizierbar sein. Deshalb werden in der Physik mathematische Gleichungen aufgestellt, die ihre wesentlichen Größen zueinander in Beziehung setzen. Diese mathematische Formulierung ihrer wesentlichen Aussagen setzt eine präzise Verwendung klar definierter Begriffe voraus. Eine (internationale) Verständigung über Physik setzt ferner voraus, dass einheitliche Begriffssysteme verwendet werden.
Es ist die Überzeugung der Deutschen Physikalischen Gesellschaft (DPG), dass Physik auf allen Ebenen der Ausbildung so unterichtet werden muss und kann, dass ihre wesentliche Eigenschaft unmissverständlich klar wird: Physik ist eine empirische Naturwissenschaft, die aufgrund ständiger, strenger Orientierung am Experiment zu objektivierbaren Aussagen gelangt. Die DPG unterstützt Überlegungen und Versuche, dies im Unterricht an den Schulen möglichst verständlich umzusetzen, sieht es aber auch als ihre Aufgabe an, misslungene Versuche zu kritisieren.
Der Karlsruher Physikkurs (KPK) wird den oben formulierten Zielen nicht gerecht. Er baut wesentlich auf willkürlich gewählten, nicht durch Messvorschriften belegbaren oder Messungen zum Teil widersprechenden Begriffen auf, die allein aufgrund didaktischer Überlegungen eingeführt werden und größtenteils dazu dienen, behauptete Analogien quer durch die gesamte dargestellte Physik durchhalten zu können. Dadurch erzeugt der KPK eine grundsätzlich falsche Vorstellung von Physik. Die Strenge des naturwissenschaftlichen Denkens und der empirischen Vorgehensweise werden durch den KPK verletzt.
Die Deutsche Physikalische Gesellschaft empfiehlt daher mit Nachdruck, den Karlsruher Physikkurs weder für den Unterricht zu verwenden noch Lehr- oder Bildungspläne auf ihm aufzubauen oder nach ihm auszurichten.

Im Weiteren werden dann noch 3 Beispiele (der Begriff des Impulsstroms in der Mechanik, Entropie und Wärme in der Thermodynamik, Magnetische Ladungen und der Begriff des Vakuums in der Elektrodynamik) ausführlich besprochen, der vollständige Text ist http://www.dpg-physik.de/veroeffentlichung/stellungnahmen_gutachter/Stellungnahme_KPK.pdf.

Auf jeden Fall eine ziemlich ungewöhnliche Aktion; es kommt sicher nicht so oft vor, dass eine Fachgesellschaft sich so deutlich von einer seit 20 Jahren verwendeten Lehrbuchreihe distanziert.

Ich bin weder Physiker noch Physiklehrer und habe natürlich keine Erfahrungen mit dieser Lehrbuchreihe. Aber jedenfalls ist das ja vielleicht ein gutes Thema für eine Diskussion in den Blogkommentaren.

Der Ausgewogenheit halber (nicht dass noch jemand sagt, auf den scienceblogs würde einseitig berichtet) hier auch noch ein paar aktuelle Videos von einem Verteidiger des Karlsruher Physikkurses.



Kommentare (129)

  1. #1 Karl Mistelberger
    1. März 2013

    Im Weiteren werden dann noch 3 Beispiele (der Begriff des Impulsstroms in der Mechanik, Entropie und Wärme in der Thermodynamik, Magnetische Ladungen und der Begriff des Vakuums in der Elektrodynamik) ausführlich besprochen,

    Das erste Beispiel ist ok, die beiden anderen sind abwegig.

  2. #2 Spoing
    1. März 2013

    Als erstes dachte ich die Kritik richtet sich daran, dass das Buch von zuviel vom Lehrer und zu wenig von Physik drin hat (die ganze Physik weichgespült durch zu viel Pädagogik)

    Las ich dann angefangen habe, das erste Video zu sehen, dachte ich auch die Reaktion wäre übertrieben. Aber dann wurde es doch irgendwie Skurril.
    Warum wird da ein Impulsstrom Postuliert? Wenn man meint so etwas hilft den Schülern, dann kann man sagen: “Sie können sich das so vorstellen wie.”
    Hier jedoch wird einfach ein Wort benutzt was keiner kennt und so dargestellt als wäre es normal, dass jeder seinen Krams eigene Namen gibt.
    Da wird der Impulsstrom aus der Dynamik einfach mal auf die Statik übertragen. Wer das so in der Schule hatte, der wird sich an der Uni aber wundern.
    So etwas muss man den Schülern nicht an tun!

  3. #3 严吏峙佛
    1. März 2013

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  4. #4 Bjoern
    2. März 2013

    Ich unterrichte zum Glück in Bayern, habe aber (von Kollegen usw.) schon genügend von der “Karlsruher Physik” mitbekommen, um der DPG vollauf zuzustimmen…

    Die definieren da eigene Begriffe, die sonst nirgends vorkommen (womit den Schülern das Verständnis nicht nur der Uni, sondern auch anderer Bücher erschwert wird); und sie verwenden Analogien, die anschaulich sein sollen, aber in Wirklichkeit etwas anschauliches nur abstrakter machen usw. usf.

  5. #5 mju
    2. März 2013

    Ich habe über Google auch folgende Aussage einer Schülerin gefunden:
    (http://www.fr-online.de/wissenschaft/-schulfrust–verdammt-wuetend-auf-die-schule,1472788,10887394.html)

    In meiner hessischen Schule gab es zum Beispiel den Versuch mit einem „Karlsruher Physikkurs“, für den sich ein Lehrer sehr einsetzte. Es ist schön, wenn sich Lehrer engagieren. Aber hier artete es so aus, dass wir nach völlig anderen physikalischen Regeln unterrichtet wurden. Alle Phänomene, die man beschreiben konnte, wurden auf den Impuls zurückgeführt. Das Auto könne sich zum Beispiel nur in Bewegung setzen, weil es einen Impuls aus dem Boden bekomme. Darauf basierte zwei Jahre lang der Physikunterricht, bis er eingestellt wurde, weil es Ärger gab. Als ich nach Berlin wechselte, meinte mein Physiklehrer zu mir, dass ich mit Physik noch mal ganz neu anfangen müsste. Von daher konnte ich dieses Fach auch vergessen.

  6. #6 HF
    2. März 2013

    Das Elend mit dem Kraftbegriff ist schon lange bekannt, er ist zum Rechnen unpraktisch, beim Modellieren unflexibel, und spätestens bei der relativistischen Mechanik wird er “seltsam”. Das ist ein alter Hut, es hat mehr als ein Jahrhundert gebraucht, das Elend loszuwerden. Hut ab!
    Ob es für den Sek.II – Unterricht etwas bringt, ist eine ganz andere Frage. Verstehen alle Lehrer, was für dicke Bretter da gebohrt werden? Sich auf die “Anschauung” zu berufen bringt leider gar nichts, weil Anschauung auf verinnerlichten Modellen beruht.

  7. #7 jm
    Karlsruhe
    2. März 2013

    Auch wenn der KPK widerspruchsfrei und physikalisch korrekt wäre, ist es immer noch so, als ob man an Stelle von Englisch Esperanto unterrichtet. Selbst wenn es didaktisch besser wäre (wovon ich nicht überzeugt bin), muss der Physikunterricht ein Fundament liefern, auf dem aufbauend z.B. Physik studiert werden kann (oder irgendeine andere Naturwissenschaft), was der KPK nicht leistet.
    Mich würde aber mal interessieren, wie weit der KPK überhaupt verbreitet ist. Ich kenne nur ein (humanistisches) Gymnasium in Karlsruhe dass sich danach orientiert. An der Uni wird aber “klassisch” unterrichtet, ich habe während meines gesamten Studiums nie was vom KPK mitgekriegt.

  8. #8 Sönke
    Meldorf
    2. März 2013

    Mich wundert nicht die ablehnende Haltung der DPG, mich wundert, dass sie mehrere Jahrzehnte benötigen, um zu diesem Ergebnis zu kommen. Leider sind in Schleswig-Holstein die Lehrplanmacher gleichzeitig Lehramtsausbilder und KPK-Anhänger.

  9. #9 Tomek
    2. März 2013

    Vielleicht ist die Physik nicht perfekt formuliert, und man denkt sich auch als Student manchmal: Warum haben die das so ungünstig formuliert?
    Aber die Physik hat sich mit der Zeit entwickelt, damals wusste man nicht, welche Erkentnisse man noch bekommt und so haben sich Formeln und Begriffe eingebürgert.

    Und was würde es bringen das nun zu ändern? Nicht nur Physiker, sondern auch Chemiker, Ingenieure und mehr rechnen seit Generationen damit, und es hat bis heute nicht geschadet: Die Autos fahren, die Gebäude stehen, das Fernsehgerät funktioniert.
    Wenn man das jetzt ändert, sei es durch KPK oder durch etwas anderes, dann müssen Bücher komplett umgeschrieben werden, Vorlesungen komplett überarbeitet werden, und es müsste auf der ganzen Welt einheitlich gemacht werden, damit es zu keinen Kommunikationsproblemen kommt.
    Es geht doch nicht nur um Physik, sondern um alles, was irgendwie naturwissenschaftlich/technisch ist. Junge Ingenieure könnten sich mit den älteren nicht mehr unterhalten.

  10. #10 Swanhild Bernstein
    3. März 2013

    Auch wenn Mathematiker die Welt anders sehen als Physiker, sehe ich im KPK trotzdem einen typischen didaktischen Versuch unserer Zeit.
    WIr sind uns siche alle einig, dass die Schule Wissen vermitteln soll und dabei selbstverständlich auch an die Wissenschaft heranführen soll. Leider gibt es aber in der Didaktik die Bestrebung zur “Babysprache” und zwar auch in der Mathematik und ebenso Versuche in der Politik.
    Diese Versuche sind meiner Meinung nach kontraproduktiv, da sie die übliche Herangehensweise verlassen und damit den Schülern das Verständnis der Wissenschaft eher erschweren als erleichtern. Wie Tomek schon richtig feststellte geht es eben auch um eine einheitliche Herangehensweise, die meiner Meinung nach nicht die Schule sondern die Wissenschaft zu bestimmen hat.

  11. #11 f10rster
    3. März 2013

    Gerthsen Physik gefällt mir sehr!

  12. #12 Cryptic
    3. März 2013

    1. Wozu wird chinesische Werbung oben benötigt?

    2. Drei erste Kritikpunkte (Impulsstrom, Entropie und magnetische Ladungen) scheinen berechtigt zu sein. Kritikpunkt Äther/Vakuum dagegen ist völlig inakzeptabel. Da werden (gegen) Beweise aufgeführt die gar keine sind bzw. die wurden durch absichtliche Missachtung von physikalischen Tatsachen geschaffen.

  13. #13 Thilo
    3. März 2013

    Verstehe ich nicht, wo ist in der Kritik von Aether und Vakuum die Rede?

  14. #14 Herr Senf
    4. März 2013

    In der pdf unter Bsp.3 auf S.12 “Vakuumdefinition” als Analogiefalle für Äther korrekt kritisiert. Es ist schon so, daß durch das Karlsruher Neusprech die Anschlußfähigkeit an die etablierten Begriffsbestimmungen erschwert wird. Vor ein paar Monaten war ich über den “Impulsstrom” gestolpert, mit den nach wikipedia üblichen “Anwendungen” konnte ich die Foren-Diskussion nicht nachvollziehen. Jetzt erst hat’s Klick gemacht – war synonym zu Kraft gedacht, wie kann man einen seit Newton eingeprägten Begriff nur so umständlich erklären und Didaktik dazu sagen?

  15. #15 Herr Senf
    4. März 2013

    Ohh, ist das Datum flott:
    bei mir war 3. März 2013 und 16:20, naja Jahr stimmt 😉

  16. #16 rolak
    4. März 2013

    Iwas mit Äther findet Cryptic immer, wenns um die RT geht, Thilo, das ist so eine Art Beißreflex. Wie bei dem Termin-Astrollogen auch.

    Daß mit dem Datum ist nicht CoregaTabs, sondern KoreaZeit, Herr Senf.

  17. #17 Cryptic
    4. März 2013

    Zitat “Stellungnahme”:

    Äther/Vakuum

    Der KPK stellt sich die Frage ([4], S.46): „Worin läuft die elektromagnetische Welle eigentlich? Wer oder was fungiert hier als Träger?“ Obwohl die moderne Physik beginnend mit den Experimenten von Fizeau sowie von Michelson und Morley die Existenz eines solchen Trägers ausgeschlossen hat, schreibt der KPK weiter ([4], S.46): „Daraufhin [offenbar nach diesen Experimenten] gab man ihm [dem Träger] einen neuen Namen, denn mit dem Namen Äther verbanden sich zu viele veraltete Vorstellungen. Dieser neue Name ist ‚Vakuum’, auf Deutsch ‚das Leere’. Den Träger der elektromagnetischen Wellen nennt man ‚Vakuum’. […] Wenn man sagt, in einem Raumbereich befinde sich Vakuum, so meint man, dass sich dort zwar keine Materie im Sinne der Chemie befindet, wohl aber etwas anderes: eben der Träger der elektromagnetischen Welle. Solange keine Welle durch das Vakuum läuft, befindet sich das Vakuum in seinem ‚Grundzustand’“.

  18. #18 Thomas Müller
    4. März 2013

    Als ich mir das Gutachten durchgelesen habe, dachte ich auch erst: Klingt wie Esoterik, dieser Impulsstrom, der aus dem Boden kommt. Dann hab ich mich mal durch dieses Wiki:
    http://systemdesign.ch/index.php/Physik_der_dynamischen_Systeme
    geklickt und fand die Darstellung schon recht schön. Meines Erachtens kann es nicht schaden, die mathematische Ähnlichkeit verschiedener physikalischer Gebiete zu betonen. Ob man Physik jetzt von Grund auf nach diesem System unterrichten sollte, lasse ich Didaktiker entscheiden, aber wenn man alles schon “traditionell” gehört hat, führt die Formulierung à la KPK zu einem Aha-Effekt. (So bei mir, Physiker, btw.)
    Letztendlich ist die Mathematik der KPK dieselbe der traditionellen Physik, bloß die Interpretation der Gleichungen und die Sprache ist eine andere. In diesem Sinne: “Shut up and calculate!”

  19. #19 mju
    4. März 2013

    @Thomas Müller: Aber das Gutachten stellt doch klar, dass es den “Impulsstrom” physikalisch nicht gibt. Zumindest hat er keine Richtung, was aber anscheinend vom KPK anders dargestellt wird.

    Interessant dazu ist auch die Reaktion von Werner Maurer im zweiten Video oben. An der entscheidenden Stelle sagt er (bei 14:22):

    Dann wird noch das Koordinatensystem gekippt, wobei dann die Impulsströme die Richtung umdrehen. Nun das würde ich natürlich nie machen mit Schülern, weil das ist dann echt verwirrend.

    Dahinter versteckt sich die Tatsache, dass die Richtung des “Impulsstromes” anscheinend von der Wahl des Koordinatensystems abhängt.

    Das schließt ja alles nicht aus, dass ein “Impulsstrom” für Berechnungen hilfreich sein könnte. Nur gibt es ihn physikalisch nicht. Man sollte Schülern auch nichts anderes suggerieren.

  20. #20 Thomas Müller
    4. März 2013

    Meines Erachtens liegt das Problem darin, dass in den KPK-Büchern für physikalisch Vorgebildete der Anschein erweckt wird, man könne jedem Ort eine Impulsstromstärke zuordnen. So ist es aber nicht, sondern es wird für jedes Objekt eine Impulsbilanz aufgestellt und die Impulsstromstärke gibt dann an, ob Impuls vom Objekt abfließt (negative Impulsstromstärke, negative Kraft) oder zufließt (positive Impulsstromstärke, positive Kraft). Deshalb ist es unglücklich, dass der Impulsstrom in den KPK-Büchern “durchgehend” gezeichnet wird. Darum redet der Typ in den Videos immer vom “Freischneiden” der Körper. Das ganze kann man sich dann wie in einem Wirkungsgefüge (http://systemdesign.ch/index.php/System_Dynamics) vorstellen. Natürlich kann man einen “Kontinuumslimes” betrachten, wo es unendlich viele Objekte gibt, aber das ist für Schüler wohl zu kompliziert. In diesem Sinne gibt es den Impulsstrom genauso wie die Kraft: Die Größen sind identisch. (Die Stromstärke des x-Impulses ist die x-Komponente der Kraft, etc). Ob das in den Lehrbüchern so durchkommt, weiß ich aber nicht; scheint wohl nicht so zu sein, wenn die DPG nicht die Gleichheit beider Größen erkennt.
    Man kann natürlich die Didaktik des KPK angreifen und sich fragen, ob man lieber das “Panta rhei” der KPK lehrt oder Kraftpfeile malt, inhaltlich ist der KPK aber identisch zur traditionellen Lehre.

  21. #21 Phero
    4. März 2013

    Die Kritik ist doch gerade nicht, dass es sich nur um eine “andere” Darstellung handelt, sondern dass der KPK Dinge unnötig verkompliziert und auch physikalisch falsch darstellt. Wenn ich physikalische Größen in einem System berechne, müssen die unabhängig vom Koordinatensystem sein. Eine Drehung ist ja noch harmlos – was passiert eigentlich mit dem Impulsstrom, wenn man ein bewegtes Koordinatensystem hat?
    Aber der eigentliche Hammer ist ja die Einführung des Entropiebegriffes…

  22. #22 Phero
    4. März 2013

    Ach, und was das Argument oben mit dem “Klick machen” und den “Analogien” angeht: In der Physik gibt es genügend echte Analogien, da muss man keine falschen einführen. Analogien sind immer gefährlich – sind zwar zum Verständnis ganz toll, aber irgendwann brechen sie halt zusammen.

  23. #23 Thomas Müller
    4. März 2013

    Man kann der Meinung sein, dass KPK Dinge verkompliziert, okay: Zur Didaktik kann ich nicht viel sagen, ist nicht mein Metier. Hier müsste man einfach mal Studien machen, was die KPK-Schüler mitgenommen haben, und wie sich das von den traditionell unterrichteten Schülern unterscheidet. Und damit meine ich nicht diese Interview-Studien oder Befragungen zum subjektiven Empfinden der Schüler, sondern “Tests”, wo Zahlenwerte am Ende rauskommen. Bei den Interviewstudien (die es ja scheinbar gab) sieht’s womöglich so aus, dass KPK-Schüler und Interviewer aneinander vorbeireden.

    Ich sehe nicht, was physikalisch falsch daran ist, dass Größen vom Bezugssystem/Koordinantensystem abhängen. Das ist doch bei jeder nicht-skalaren Größe so, auch in der traditionellen Physik.
    Bei einem bewegten Koordinatensystem kommt es darauf an, ob die Impulserhaltung noch gegeben ist. Wenn ja, funktioniert dort der KPK-Formalismus auch, wenn nicht, dann funktioniert die klassiche Inertialsystem-Physik auch nicht mehr — kein Unterschied IMHO.
    Zur Entropie: Scheinbar wird das in den KPK-Lehrbüchern missverständlich beschrieben, aber die DPG hängt sich daran auf, dass der KPK angeblich Wärme und Entropie gleichsetzt. Tut er aber nicht, sondern der KPK möchte an den Wärme-Vorstellungen der Schüler anknüpfen und daraus die Entropie modellieren. Wir (?) Physiker haben natürlich ein anderes “alltägliches” Verständnis des Wärmebegriffs als Schüler…
    Sicherlich gibt es vieles an den Lehrbüchern, v.a. an der konkreten Ausführung, zu kritisieren (magnetische Monopole, wtf?); die Grundidee, an den Anfang extensive Größen zu stellen, von denen dann Ströme abgeleitet werden, die allesamt mit einem Energiestrom korrespondieren, (“Energie braucht einen Energieträger”) finde ich aber wertvoll.

    Darüberhinaus finde ich Analogien ein sehr mächtiges Instrument. Ich würde sogar behaupten, dass Analogien eine Art Symmetrie darstellen und dass Physik die Wissenschaft der Symmetrien der Natur ist (oder diese Wissenschaft zumindest enthält), aber das würde zu weit führen ;-).

    Übrigens, damit kein falscher Eindruck entsteht: Ich habe mit dem KPK nichts zu tun, bin nur durch die DPG-Kritik auf diesen Ansatz gestoßen und mag die Struktuerierung der physikalischen Größen im KPK-Formalismus. Für mich ist die KPK-Struktur eine kompakte Zusammenfassung der wichtigsten Größen u.a. der Mechanik und Thermodynamik. Ob der KPK aber dazu geeignet ist, diese Größen von Grund auf einzuführen, weiß ich nicht.

  24. #24 Phero
    4. März 2013

    Ich übrigens auch nicht – mein Abitur habe ich in NRW gemacht. Ich weiß noch nicht mal mehr, welches Buch wir da hatten – wir haben den Unterricht meistens ohnehin ohne gemacht.

    Zuerst einmal zur der Physik:
    Zumindest Vektoren (also Tensoren 1.Stufe) hängen nicht vom dem Koordinatensystem ab – nur ihre Darstellung hängt davon ab. Was die Impulserhaltung angeht – die funktioniert höchstwahrscheinlich, auch im bewegten Bezugssystem. Das wollte ich damit aber auch garnicht zum Ausdruck bringen, sondern, wenn schon eine einfache Spiegelung zu so etwas führt – zu was dann andere Verdrehungen?

    Zur Didaktik:
    Ja – Analogien sind mächtig. Haben aber nichts mit Symmetrien zu tun, wie meinst du das denn? Aber wieso dann als Analogie irgendwelche Ströme einführen? Der Kraftbegriff ist ebenfalls sehr allgemein und kann von dem Mikrokosmos bis zur Astronomie benutzt werden.
    Und ich versuche mal, an einem anderen Beispiel zu zeigen, dass der Impulsstrombegriff eben keine gute Analogie ist.
    Wenn du eine Feder spannst, übst du ja Kraft auf sie aus. Nach dem KPK fließt also ein Impulsstrom von dir in die Feder. Irgendwann ist die Feder gespannt, man übt also keine weitere Kraft auf sie aus. Was ist denn jetzt mit dem Impuls passiert, der in die Feder geflossen ist? Vielleicht kann man dies erklären, wenn man den Impuls irgendwie wieder abfließt – aber das weißt auf ein weiteres Problem dieses Impulsbegriffes hin: Man kann nie ein einzelnes System beurteilen, sondern muss (da man automatisch mit Impulserhaltung rechnen muss) immer die Umgebung mitnehmen.

    Tests mit Zahlenwerten? Und wie soll man die stellen? KPK-Schüler würden den Kraftbegriff nicht verstehen, alle anderen den Impulsstrombegriff nicht. Eher würde ich vorschlagen, zu testen, wie gut man das Gelernte auf neue Situationen anwenden kann.

  25. #25 Karl Mistelberger
    4. März 2013

    DPG gegen KPK: Entropie und Wärme in der Thermodynamik: http://www.youtube.com/watch?v=mpcF_OpCVk4

  26. #26 Thomas Müller
    4. März 2013

    @Phero:
    Du beziehst dich auf Abb. 2 im Gutachten. Die Drehung des Koordinatensystems (a&c) führt zu keinen Widersprüchen mit der traditionellen Lehre:
    In (a) wird der Anhänger in Richtung der positiven x-Achse beschleunigt, deshalb gewinnt er an Impuls, die Impulsstromstärke des Anhängers ist also positiv und zeigt in Richtung positiver x-Achse, genauso wie die Kraft, die am Anhänger ansetzt. In (c) wird der Anhänger in die negative Richtung beschleunigt, er verliert also Impuls und die Impulsstromstärke zeigt genauso wie die Kraft in die negative Richtung. Impulsstromstärke und Kraft haben also dasselbe Transformationsverhalten unter Drehung der Achsen, da sie identisch sind ;-).
    Mittlerweile sehe ich ein, dass das Problem diese gepunkteten Pfeile sind, die nicht mit der Richtung der Impulsstromstärke (=Vektor) übereinstimmen, sondern den “Fluss” des Impulsstroms anzeigen (=kein Vektor). Vgl. auch Abb.1, wo x-Impuls in nicht-x-Richtung fließt.^^
    Bei der Feder ist es wohl tatsächlich so, dass bei gespannter Feder, also im stationären Fall, der Impulsstromkreis geschlossen ist ;-). Ja, man muss dann die Umgebung bei den Berechnungen mitnehmen; muss man aber klassisch mit actio=reactio (bzw. Impulserhaltung) auch und ich sehe das nicht als Nachteil.

    Ich will jetzt auch gar nicht weiter den KPK verteidigen und behaupten, dass man eine Impulsstromstärke einführen muss (muss man nicht) oder soll (weiß ich nicht, ob man das soll), sondern nur verdeutlichen, dass die Mathematik hinter der KPK-Physik dieselbe ist wie traditionell. (Man kann mit KPK nicht mehr Phänomene erklären als mit der alten Schul-Physik, aber auch nicht weniger.)

    Um den Lernerfolg beider Methoden vergleichen zu können, sollte man meiner Meinung nach wirklich Tests mit quantitativen Ergebnissen durchführen (natürlich auch mit Aufgaben, die den Schülerinnen und Schülern neu sind); bei argumentativen Aufgaben sehe ich halt das Risiko, dass die Schüler mit ihren Strömen argumentieren und das von den Testern nur als Pseudoerklärung angesehen wird. (Und hier wird’s philosophisch: Sind Kräfte realer als Impulsstromstärken oder beides nur mathematische Hilfsgrößen? Ich hab beide noch nie in der Natur gesehen.)

  27. #27 sebi
    5. März 2013

    Nur mal so: weder Impuls noch Drehimpuls noch Energie sind Bezugssystemunabhängig. Trotzdem find ich die Impulsströme scheisse.

  28. #28 Werner Maurer
    Winterthur
    5. März 2013

    Das Gutachten kann auf drei Ebenen kritisiert werden.
    1. Eine gutachterliche Stellungnahme macht man in der Regel auf ersuchen Dritter mit einem konkreten Auftrag. Zudem sollte man den Inhalt des Gutachtens kontrovers diskutieren, wobei beide Parteien vor einem Schiedsgericht ihren Standpunkt darlegen können.
    2. Aus dem Gutachten geht nicht hervor, ob die didaktischen Seite oder die wissenschaftliche Grundlage angezweifelt wird. Für die wissenschaftliche Seite müsste die theoretische Basis untersucht werden.
    3. Es werden Behauptungen aufgestellt, die schlicht hanebüchern sind. Beispiel: die Richtung des Impulsstromes ist experimentell nicht nachweis (was stimmt, weil es eine Konvention ist), folglich gibt es keine Impulsströme. Was haben diese Leute für ein Wissenschaftsverständis? Gibt es die Wellenfunktion? Gibt es Strings?

  29. #29 mju
    5. März 2013

    @Werner Maurer: Schön, dass Sie sich zur Kritik direkt äußern.
    Ich will nur zu Ihrem 3. Punkt etwas sagen. (Ich bin weder Physiker noch habe ich etwas mit der DPG zu tun, falls das eine Rolle spielen sollte.)

    Beispiel: die Richtung des Impulsstromes ist experimentell nicht nachweis (was stimmt, weil es eine Konvention ist), folglich gibt es keine Impulsströme. Was haben diese Leute für ein Wissenschaftsverständis?

    Ich würde auf eine Anwendung von “Ockhams Rasiermesser” (https://de.wikipedia.org/wiki/Ockhams_Rasiermesser) tippen. Wenn man alle Phänomene ohne “Impulsstrom” erklären kann, und der “Impulsstrom” eine extra Hypothese ist, bevorzugt man die Erklärung, die ohne die zusätzliche Hypothese auskommt.

    Das Problem mit dem “Impulsstrom” scheint doch zu sein, dass die Annahme, dass er eine Richtung hat, zu einem theoretischen Widerspruch führt. Bleiben wir bei dem Bild mit dem Laster und dem Anhänger (Seite 3 im Gutachten). Wenn ich das Bild richtig verstehe, kommt jemand der in Fahrtrichtung rechts vom Laster steht zu einem anderen Ergebnis in welche Richtung der “Impulsstrom” zeigt, als jemand der links vom Laster steht. Es gibt also keine Konvention, die für alle Beobachter gleichzeitig funktioniert. (Anders als beim elektrischen Strom.)

    Ich würde verstehen, wenn man sagt das der “Impulsstrom” lediglich eine ‘Ausrichtung’ und keine ‘Orientierung’ hat, also man an jedem Punkt nur eine Gerade (+Länge) und keinen Vektor hat. Aber Wenn ich Sie richtig verstehe, meinen Sie das aber nicht.

    Gibt es die Wellenfunktion? Gibt es Strings?

    Da bin ich definitiv nicht qualifiziert genug zu, dies zu beantworten. Ich mache es trotzdem: Meines Wissens kommt man bei der Beschreibung der Quantentheorie nicht ohne Wellenfunktionen aus. Es gibt sie also in dem Sinne, dass man keine bessere oder einfachere Erklärung hat. Bei Strings: Soweit ich es mitbekommen habe ist der Status: Keine Ahnung ob es Strings gibt, aber vielleicht können wir (=die Physiker) bald alles mit Strings erklären, was wir ohne Strings erklären können, und noch etwas mehr.

    Sie sagen ja selber, dass Sie mit dem “Impulsstrom” nicht mehr erklären können, als die klassische Physik auch erklären kann. Aber Sie haben halt eine zusätzlich Hypothese eingebaut. Oder gibt es eine Möglichkeit, aus der klassischen Sichtweise den “Impulsstrom” abzuleiten?

  30. #30 Werner Maurer
    Winterthur
    5. März 2013

    Sobald man vorzeichenfähige Grössen hat(Ladung, Komponenten des Impulses oder des Drehimpulses), erbit sich sich eine Vorzeichenproblem bei den leitungsartigen Strömen. Weil der Impuls mit dem Raum zusammenhängt, wird das Vorzeichen durch ein Koordinatensystem festgelegt.
    Ich führe keine zusätzlichen Grössen ein. In der Mechanik gehe von Masse, Impuls und Drehimpuls aus und leite die andern Grössen daraus ab. Ich kann jetzt nicht in wenigen Worten erklären, welcher Gewinn daraus resultiert. Da muss ich auf meine Vorlesungen verweisen, die öffentlich zugänglich sind http://www.systemdesign.ch/index.php?title=Physik_und_Systemwissenschaft_in_Aviatik (mit Skript, Videoaufzeichnung, Kurzfassung).

  31. #31 Cryptic
    6. März 2013

    W. Maurer: “…Ich führe keine zusätzlichen Grössen ein. In der Mechanik gehe von Masse, Impuls und Drehimpuls aus und leite die andern Grössen daraus ab… ”

    Das Problem ihrer Vorlesungen ist, dass Sie z.B. mit aller Gewalt versuchen die Newtonschen Trägheitskräfte abzuschaffen. Ein ähnlicher (gescheiterter) Versuch wurde bereits von H. Herz unternommen (von Sommerfeld kritisiert). Die ganze “Akrobatik” führt dazu, dass bei Kreisbewegungen (Karussell) die Vektoraddition völlig versagt bzw. zu unsinnigen Ergebnissen führt (kein Kräftegleichgewicht). Um das Problem noch irgendwie zu begründen, werden weitere überflüssige Begriffe wie “Trägheitskraft im Sinne von d’Alembert” eingeführt.

  32. #32 Werner Maurer
    6. März 2013

    Es gibt keine Newtonschen Trägheitskräfte. Newton konnte seine Gravitationstheorie erst entwickeln, nachdem er eingesehen hatte, dass der Mond um die Erde fällt und nicht – wie viele seiner Zeitgenossen gemeint haben- von der Zentrifugalkraft gehalten werden. Die Diskussion um Nichtinertialsysteme und Trägheitskräfte ging erst später los.
    Ich schaffe die Trägheitskräfte nicht ab, sondern führe sie im Sinne Einsteins als zusätzliches Gravitationsfeld ein. So kann ich auch die Gezeiten gut erklären (siehe Videos zu Gezeiten sowie Ebbe und Flut). Diese Sichtweise ist wichtig, weil man heute mit einem Smartphone die “Beschleunigung” direkt messen kann (siehe Video zu Beschleunigung auf/beim Pendel). Die Trägheitskräfte nach a’Alembert ist eine andere Geschichte.

  33. #33 Werner Maurer
    6. März 2013

    Kleiner Nachtrag: Die Geschichte mit den Trägheitskräften hat nichts mit der Diskussion um das Gutachten der DPK zu tun. Man könnte das Thema “Interialsystem, Trägheitskräfte und Relativitätstheorie” separat diskutieren. Dazu ein kleiner Versuch, den jeder selber durchführen kann. Man hängt ein Tablet als Fadenpendel auf, lässt es schwingen und misst die “Beschleunigung” normal und tangential. Was wird vom entsprechenden App angezigt? Eine kleine Befragung (an einer FH) hat ergeben, dass kaum jemand die richtige Antwort weiss.

  34. #34 Stefan Vinzelberg
    Ludwigshafen
    6. März 2013

    Ich habe ein kleines Forum zum Thema KPK und DPG-Gutachten eingerichtet mit dem Ziel, die Diskussionen etwas zu bündeln. Ich habe darin auf diesen Thread in ScienceBlogs.de verwiesen. Es würde mich freuen, diese Diskussionen auch dort zu finden.
    Gruß
    Stefan Vinzelberg

  35. #35 Stefan Vinzelberg
    Ludwigshafen
    6. März 2013

    …und da fehlt natürlich der Link:
    http://www.forum.teachscience.de

  36. #36 Cryptic
    7. März 2013

    Zitat W. Maurer: “Es gibt keine Newtonschen Trägheitskräfte”

    Gibt es nicht? Und wieso schwingt ein Federpendel wenn es keine Kraft gibt welche die Feder zusammendrückt?

    Übrigens, die Beschleunigung kann mit einem Smartphone gemessen werden weil eine echte Kraft (die Trägheitskraft) auf irgendetwas “drückt” (oder irgendwo “zieht”).

    Wenn Sie die Trägheitskraft aus der Welt schaffen wollen, dann müssen Sie Newton III ebenfalls abschaffen!

  37. #37 Werner Maurer
    Einführung in die Wärmelehre
    8. März 2013

    Heute habe ich die Unterrichtsvorbereitung für morgen fertig gestellt. Thema dieser Vorlesung ist die Einführung in die Thermodynamik. Ich denke, es wird mir gelingen, die drei Grössen Temperatur, Energie und Entropie konsistent einzuführen http://www.youtube.com/watch?v=MiJ0tXCbE1Y

  38. #38 Circuit
    8. März 2013

    Nur kurz zur Info:
    Die Stellungnahme von Prof. Herrmann zum Gutachten wurde hier veröffentlicht:
    http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/kpk/Fragen_Kritik/Entgegnung_DPG.pdf

    Eine Evaluation des KPK (mit Zahlen 😉 ) wurde ebenfalls schon durchgeführt. Man kann an der Studie im Detail natürlich ebenfalls einige Dinge anders interpretieren, aber es wurde zumindest getan. Veröffentlicht z.B. hier:

    http://www.ipn.uni-kiel.de/zfdn/jg8a.htm#Art001

  39. #39 Thilo
    8. März 2013

    Zu der Studie: die scheint zu untersuchen, ob den Schülern der Unterricht gefällt. Das mag ja ein wichtiges Kriterium sein, ist aber doch nicht der Punkt, um den sich die Kritik dreht. Den Kritikern geht es um die Anschlußfähigkeit, also ob nach dem KPK ausgebildete Schüler befähigt sind, z.B. ein naturwissenschaftlich-technisches Studium aufzunehmen. Um dies zu untersuchen, müßte man wohl eher die Absolventen von vor 10 oder 20 Jahren befragen.

  40. #40 demolog
    8. März 2013

    mju #29 schrieb:

    “Ich würde auf eine Anwendung von “Ockhams Rasiermesser” (https://de.wikipedia.org/wiki/Ockhams_Rasiermesser) tippen. Wenn man alle Phänomene ohne “Impulsstrom” erklären kann, und der “Impulsstrom” eine extra Hypothese ist, bevorzugt man die Erklärung, die ohne die zusätzliche Hypothese auskommt.”

    -> Das darf man so handhaben, wenn es das Bezugssystem erlaubt – bedeutet, wenn man aus den Ergebnissen ausreichend Informationen ableiten kann.

    Was aber sagt uns vorher (oder auch nach Berechnung und Messung) ob wir denn auch alle Einflüsse erfasst haben und also befriedigt sind?

    Eine sinnvolle Erweiterung der Theorien ist normalerweise immer willkommen.
    Mir cheint es eine gute Möglichkeit zu sein, um gleichzeitg eine breite Sicht auf Gegenstand und Ablauf zu nehmen. Breiter, als mit vorheriger Methode. mehr gelichezitg zu beobachten/erfassen, ist unbedingt vor zu ziehen.
    erst nach sorgsamer Abwägung darf man sich später mal auf eine Reduzierung (ockhams messermethode) einlassen und auf dem Anwendungszweck angemessene Berechnungsmethoden verwenden.
    Von vornherein ich alles einfach zu machen, nur weil eine Mess- und Rechenstrategie scheinbar Usus ist, wäre ziemlich dumm.

  41. #41 Stefan Vinzelberg
    8. März 2013

    @mju:
    “Wenn man alle Phänomene ohne “Impulsstrom” erklären kann, und der “Impulsstrom” eine extra Hypothese ist, bevorzugt man die Erklärung, die ohne die zusätzliche Hypothese auskommt.”

    Nach meiner Sicht ist der Impulsstrom ein Bild zur Veranschaulichung eines Vorgangs in der Natur. Die Physik verwendet sehr viele sog. “mengenartige Größen”, also Größen, über die man wie über eine Menge, eine Substanz, reden kann, die man teilen kann, die man von A nach B bringen kann.
    Der Impuls ist eine solche Größe, die el. Ladung eine andere. Nun fragen sich die Schüler, wie kommt der Impuls von A nach B, wenn z.B. eine Billardkugel (A) eine andere (B) stößt und dabei liegen bleibt. Um sich ein Bild zu machen zur Veranschaulichung dieses Transportvorganges sind Ströme ein probates Mittel. Die traditionelle Didaktik führt hier den Begriff “Kraft” ein, der aber für einen Schüler ohne physikalisches Hintergrundwissen mindestens so schwierig ist wie der Strom. Ich kann mir noch vorstellen, dass “A eine Kraft auf B” ausübt, aber schon mit “actio = reactio” wird es vorstellungsmäßig schwierig. Wieso übt dann auch B eine Kraft auf A aus? Es ist doch A diejenige Kugel, die stößt usw.. Plötzlich herrscht bei den Kräften Symmetrie, aber beim Vorgang selbst nicht mehr. Hier hat das Strombild Vorteile: Das was aus Sicht von A “hinaus nach B strömt”, ist aus Sicht von B genau das, was “von A herein” strömt. Mehr steckt nicht hinter “actio=reactio”.

  42. #42 Engywuck
    9. März 2013

    Was ich beim Bild mit dem Impulsstrom nicht verstehe:
    Wenn ich einen Körper in eine beliebige Richtung aus der Ruhe beschleunige hat er hinterher Bewegungs-Energie, und zwar E=1/2*m*v^2 bzw. E= 1/2 1/m p^2 (mit F=dp/dt), wobei p (und die Kraft) logischerweise Vektorgrößen sind und durch das Quadreren der Vektorcharakter verlren geht. Dennoch muss (bei unveränderter Masse) der Betrag des Impulses des Körpers logischerweise zugenommen haben – egal wohin das Koordinatensystem zeigt – und dadurch quasi “Impuls hineinfliessen”. Dennoch sagt der KPK, dass ein Starter, der in x-Richtung beschleunigt Impuls “aus der Erde zieht”, wenn man das Koordinatensystem aber dreht auf einmal Impuls an die Erde abgibt.
    Klar kann man jetzt mit Vorzeichen kommen, aber dies ist zumindest unintuitiv. In den Anfangsbereichen der Mechanik sagt man deshalb ja auch “eine Kraft von 200 Newton wirkt nach links” und nicht “eine negative Kraft wirkt”.

    Zudem wird das Bild von den Impulsströmen “interessant”, wenn parallel betrachtet wird, dass auf den Läufer ja auch die Gravitation wirkt, wo “fließt” da ein Impuls? (ist ja senkrecht zur x-Richtung also per Definition “gar keiner”?) Wenn dann noch ein Wind von der Seite weht…. 😉

    Mit dem Kraftbegriff ist eineeinfache Vektorisierung möglich, beim Begriff des Impulsstroms sehe ich da are Schwierigkeiten.

    Von der Sache mit der Entropie im KPK (so das Zitat im Bericht stimmt) ganz zu schweigen….

    (Das mit den magnetischen Monopolen könnte man als Modell (*wenn* klar als Modell gekennzeichnet) dagegen eventuell grad noch so durchgehen lassen, “Elementarmagnete” sind da nicht sooooo viel besser (auch wenn sie zumindest ansatzweise ein Analogon in der Realität haben))

    • #43 Stefan Vinzelberg
      9. März 2013

      Ja, es ist egal, ob Impuls negativer oder positiver wird, wenn der Betrag des Impulses zunimmt, dann auch die kin. Energie. Deshalb kann “plus-X-Impuls” herausfließen und trotzdem die Energie steige bzw. umgekehrt.
      Die kin Energie hängt halt vom Bezugssystem ab.

      Im Gravitationsfeld fließt Impuls aus dem Feld in den Körper hinein. Für uns ungewohnt, aber die KPK-Schüler lernen es so.

      “Die Sache mit der Entropie” ist die, dass hier das DPG-Gutachten den KPK vollkommen falsch versteht, mir ist unklar, ob unabsichtlich. Die Gutachter bekommen die verschiedenen Begriffsebenen nicht getrennt. Ich habe versucht, das hier darzustellen:
      http://www.forum.teachscience.de/viewforum.php?f=7

      Ebenso die Geschichte mit den Monopolen. Außer dem DPG-Gutachten redet niemand von magnetischen Monopolen. Auch der KPK nicht. Hier auch etwas dazu:
      http://www.forum.teachscience.de/viewtopic.php?f=8&t=14

  43. #44 mju
    9. März 2013

    @Stefan Vinzelberg (#41):

    Die Physik verwendet sehr viele sog. “mengenartige Größen”, also Größen, über die man wie über eine Menge, eine Substanz, reden kann, die man teilen kann, die man von A nach B bringen kann.
    Der Impuls ist eine solche Größe, die el. Ladung eine andere.

    Die Aussage über den Impuls ist falsch. Der Impuls ist keine mengenartige Größe, sondern eine vektorielle Größe. Er hat eine Richtung. Das ist, wenn ich es richtig sehe, das Hauptproblem beim dem “Impulsstrom”.

    Wie erklären Sie mit dem Impulsstrom folgende zwei Situationen: Die Billardkugel trifft die andere Kugel nicht voll sondern im 45° Winkel. Beide Kugeln rollen danach weiter.

    Eine Billardkugel trifft senkrecht auf die Bande und rollt danach in die entgegengesetzte Richtung.

    Sollte im zweiten Fall nicht ein “Impulsstrom” von der Bande auf die Kugel (oder umgekehrt) fließen? Hat demnach die Bande nachher einen Impuls?

  44. #45 mju
    9. März 2013

    @demolog (#40): Ich verstehe Ihren Einwand nicht.

    Was aber sagt uns vorher (oder auch nach Berechnung und Messung) ob wir denn auch alle Einflüsse erfasst haben und also befriedigt sind?

    Geht im Physikkurs in der Schule nicht darum, die Theorie zu lernen? Also die Phänomene qualitativ zu verstehen? Im Allgemeinen geht man doch sowieso immer von reibungsfreien Situationen usw. aus.

    Eine sinnvolle Erweiterung der Theorien ist normalerweise immer willkommen.

    Sie meinen, es gibt eine sinnvolle Erweiterung der Newton’schen Mechanik, und damit würde man den Gegenstand, den man untersucht besser verstehen? Ich dachte, das hätten die Physiker der vergangenen Jahrhunderte bereits geklärt, dass man mit der Newton’schen Mechanik alle (bzw. viele) makroskopischen Phänomene erklären kann und sie haben sogar genau geklärt, wann es nicht mehr funktioniert und Erklärungen (Relativitäts- und Quantentheorie) gegeben, wie man die Phänomene dann erklären kann. Und man kann sogar genau ausrechnen, welche Fehler man macht wenn man die Newton’sche Mechanik benutzt.

    Und wenn ich Werner Maurer richtig verstehe, sagt er mit “Ich führe keine zusätzlichen Größen ein.” genau das, dass beides die gleiche Theorie gibt.

    Wie oben schon mal angemerkt, ich behaupte nicht, dass man zu Rechnen nicht andere Methoden nehmen kann, wenn man sich vorher überzeugt hat, dass sie das gleiche Ergebnis liefern.

    Meine Aussage war eine Antwort darauf, dass man Impulsströme nicht messen könne. Und was meinen Sie mit: “wenn es das Bezugssystem erlaubt”? Sollte eine physikalische Theorie nicht unabhängig vom Bezugssystem sein?

  45. #46 Engywuck
    9. März 2013

    @Stefan Vinzelberg (#43):
    aus einem Gegenstand in Ruhe, also mit Impuls 0, fliesst im KPK “Impuls raus”. Etwas nicht vorhandenes wird weniger. Wie soll das logisch sein? Immerhin sollen Schüler Klasse 7 das verstehen…
    Da ist “es wirkt eine Kraft auf den Körper, deshalb setzt er sich in der Richtung in die die Kraft wird in Bewegung” doch eindeutig anschaulicher – und der Anschauung näher. Wenn ein Kind ein anderes mit einem Seil zieht, merkt das gezogene Kind die Kraft – und wird ggf. in Seilrichtung bewegt, und das ganz egal von der x-Richtung. Jedes Kind kann mit “Geschwindigkeit”, “Masse”/Gewicht und “Kraft” etwas anfangen, “Impuls” ist da doch ungewöhnlicher.

    Für uns ungewohnt, aber die KPK-Schüler lernen es so.

    Übersetzt: “wir lernen das mal auswendig, das ist halt so” bzw. “das ist Magie”. Toll.

    zu den beiden verlinkten Seiten:
    – Entropie: Das mit den “Carets” sind doch Spitzfindigkeiten. Ein Schüler *wird* beim ersten Lesen sich nur merken “aha, Wärme ist Entropie”. Diese Gleichsetzung dann später wieder abzubauen ist schwer. Außerdem ist sie zumindest unvollständig – Entropie ist weit mehr als nur “erhöhte Temperatur”, wie ja auch die Kritiker der DPG zeigen: egal ob Ausdehnung ins Vakuum oder Mischen zweier verschiedener Gase – in beiden Fällen steigt die Entropie, jedoch nicht die Temperatur. Der Satz wäre mit “Entropie ist ein Maß für Unordnung. Dieser Wert steigt unter anderem mit steigender Temperatur – das was wir umgangssprachlich als “wärmer” bezeichnen.” (oder ähnlich) besser abgedeckt. Zudem hätte man dann später kein Problem mit “Entropie steigt auch bei Vorgängen ohne Temperaturänderung oder gar bei Abkühlung” (Kältemischungen!).
    – Monopole:

    Es erschließt sich mir nicht, wie man aus den Texten des KPK auf die Idee kommen kann, dort würde die Existenz von magnetischen Monopole behauptet.
    Im KPK ist von “magnetischer Ladung” die Rede, sonst nichts. Dass wir mit dem Begriff “Ladung” dabei automatisch elektrische Ladung samt ihren Eigenschaften assoziieren, ist unser Problem, aber nicht dass eines Schülers, der physikalisch ein weitgehend unbeschriebenes Blatt ist.

    Das stimmt aber höchstens, wenn nicht Elektrostatik vor Magnetismus behandelt wird. Insbesondere schwächere Schüler suchen doch instinktiv nach Vergleichbarem – schon weil man sie dauernd draufstößt. Ausgerechnet hier soll das nicht der Fall sein und zweimal derselbe Begriff ausgerechnet von Schülern *nicht* mit “hat ähnliche Eigenschaften” assoziiert werden?
    Übrigens ein sehr “übersichtliches” Board. Treffen sich dort die drei Vertreter des “Wahren Glaubens” KPK? Wäre ein Blog nicht angemessener?

    Interessant auch der dauernde Vergleich mit (belächelten/bekämpften) Autoritäten (siehe “kopernikanische Wende” im ersten Video) oder mit verfolgten Minderheiten, die sich von der bösen Übermacht schützen müssen (in Ihrem Forum auf Seite http://www.forum.teachscience.de/viewtopic.php?f=6&t=10: “geht es dem DPG um den Schutz der wahren Lehre vor häretischem Gedankengut. Damit haben wir eine Konstellation wie vor vierhundert Jahren”). Sowas kannte ich bisher eigentlich nur von Eso-Spinnern (“die böse Schulmedizin bekämpft uns”)

    Mal ehrlich: welches Fachbuch kann ein Schüler, der den KPK mit einer 1 abgeschlossen hat denn lesen, ohne erstmal mächtig umzulernen? Der Vergleich mit “Esperanto statt Englisch” ist so falsch nicht. Ganz abgesehen davon, dass die anderen Schul-Naturwissenschaften dann am besten ebenso die KPK-Begrifflichkeiten nutzen sollten.

    Bevor ich’s vergesse: im gerade erwähnten “Foren”-Beitrag wird die Kritik am Impulsstrom wie folgt abgebügelt:

    Die Richtung eines Stromes, also eines Transportes, beschreibt man mit Hilfe der Stromdichte. So wird die Richtung des elektrischen Stromes lokal mit Hilfe eines Stromdichtevektors charakterisiert. Die Richtung des Stromdichtevektors hängt nun von der Wahl der positiven Ladung ab. Diese Wahl ist willkürlich und könnte auf einem andern Planeten mit einer eigenständigen Intelligenz anders ausfallen. Dann flösse der Strom dort in die andere Richtung.

    Ja, beim elektrischen Strom kann man genau das “fliessende etwas” messen – und sogar die Richtung. Genau das was die Kritiker der DPG schreiben. Wenn man einmal geklärt hat, dass die Atomhüllen aus negativen Teilchen bestehen steht die Richtung dann auch immer fest, egal wie das Koordinatensystem gelegt wird und wo im Universum der Versuch ausgeführt wird (was sogar relativ leicht an andere Intelligenzen vermittelbar wäre. Rechts und links ist deutlich schwerer). Wobei zumindest beim Stromtransport in Flüssigkeiten dieser Stromfluss sogar optisch sichtbar sein kann ((Chemie-)Schulversuch: Permanganat-Ionen wandern Richtung Pluspol, Physik-Schulversuch mit Graphit-Pingpongball zwischen zwei Metallplatten), und damit eben nicht “nur” etwas so abstraktes wie der Poynting-Vektor ist.
    Und jetzt nochmal: wie kann ich einen Impulsstrom messen? Insbesondere unabhängig von der (frei wählbaren) Richtung der x-Achse im Raum? Warum wird der (angebliche) Impulsstrom eigentlich immer ausgerechnet mit elektrischem Stromfluss verglichen?

    PS: an die Blogbetreiber: eine Vorschaufunktion wäre nett. So findet man Schreibfehler erst nach dem Posten :-(

  46. #47 Werner Maurer
    Flurlingen
    9. März 2013

    Das “Gutachten” der PG ist derart unstrukturiert, dass ein vernünftige Diskussion kaum möglich ist. Eigentlich ging es nur um die Frage, ob der der Karlsruher Physikkurs für das 7. bis 9. (?) Schuljahr opportun ist. Zu dieser Frage kann ich nichts beitragen, weil mir jegliche Erfahrung auf dieser Stufe fehlt.

    Das Gutachten feuert aber auch auf die dem KPK zugrunde liegende Struktur und damit indirekt auf die Systemphysik. Und gegen diesen inakzeptablen Runschlag musste ich mich wehren. Was Kollege Hans Fuchs und ich in den letzten 30 Jahren ausgehend vom Karlsruher Physikkurs aufgebaut haben, hat ein grosses Potential. Ich freue mich darauf, die Grundzüge dieses Ansatzes im Forum http://forum.teachscience.de weiter zu diskutieren

  47. #48 Stefan Vinzelberg
    9. März 2013

    @mju(#44): “Die Aussage über den Impuls ist falsch. Der Impuls ist keine mengenartige Größe, sondern eine vektorielle Größe.”

    Sie verwechseln “skalare Größen” und mengenartige Größen. Der Impuls ist ein Vektor, richtig. Das macht es komplizierter als bei einer skalaren Größe wie z.B. der Ladung. Bleibt man zunächst einer Komponente des Impulses, z.B. dem x-Impuls, so ist das eine mengenartige bzw. extensive Größe, eine Größe also, die sich verdoppelt, wenn man das System verdoppelt, die man teilen kann, die “in etwas enthalten sein kann” usw.

    mju: “Eine Billardkugel trifft senkrecht auf die Bande und rollt danach in die entgegengesetzte Richtung.
    Sollte im zweiten Fall nicht ein “Impulsstrom” von der Bande auf die Kugel (oder umgekehrt) fließen? Hat demnach die Bande nachher einen Impuls?”
    Ihre Beschreibung ist absolut richtig. Ja, Impuls fließt von der Kugel in die Bande, und ja, die Bande hat danach Impuls. Wenn die Kugel vor dem Stoß den x-Impuls m_K*v_K hat und danach -m_K*v_K, dann hat die Bande 2*m_K*v_K an x-Impuls erhalten. Da die Bande (mit dem daran hängenden Billardtisch) aber eine sehr große Masse hat, ist ihre Geschwindigkeit praktisch 0: v_Bande = p_Bande/M_Bande = 2*v_K * m_K/m_Bande (der Quotient m_K/m_Bande ist praktisch 0).
    All das ist übrigens in der “traditionellen” Mechaniksichtweise genauso. Auch dort hat die Bande nach dem Stoß Impuls. Das ist keine Spezialität beim KPK.

  48. #49 Stefan Vinzelberg
    @ Engywuck #46
    9. März 2013

    Zitat Engywuck: “Ausgerechnet hier soll das nicht der Fall sein und zweimal derselbe Begriff ausgerechnet von Schülern *nicht* mit “hat ähnliche Eigenschaften” assoziiert werden?”
    Doch, genau das soll er. Genau das ist die Idee im KPK. Magnetische und elektrische Ladung haben sehr ähnliche Eigenschaften, und darauf sollen die Schüler hingewiesen werden. Das es auch Unterschiede gibt, wird keinesfalls verschwiegen.

    Zitat Engywuck: “Übrigens ein sehr “übersichtliches” Board. Treffen sich dort die drei Vertreter des “Wahren Glaubens” KPK? Wäre ein Blog nicht angemessener?”
    Ja, das mag sein. Dazu kann ich nur anmerken, dass ich absoluter Laie in Sachen Internet-Foren, Blogs usw. bin. Mich hat die Tatsache gestört, dass eine so wichtige Sache von der DPG quasi ohne ohne Öffentlichkeit “im Handstreich” bearbeitet wird. Ich sah hier durchaus Diskussionsbedarf, und das Gutachten wirft so einige Fragen auf. Daher hatte ich den Sprecher der Gutachtergruppe, Herrn Lehn, gebeten, ob er eventuell bei der DPG die Einrichtung eines Blogs bzw. eines Forums anregen könne. Meine Anfrage blieb unbeantwortet. Daraufhin habe ich selbst gehandelt. Verschiedenste Stellen im Internet zeigen, dass Diskussionsbedarf da ist. Leider zerfleddert die Diskussion in vielen verschiedenen Foren. Ich hoffe, in meinem diese Stränge etwas zusammen tragen zu können.
    Übrigens bin ich, was den KPK angeht, keinesfalls religiös. Ich wende, aus verschiedenen Gründen, die Impulsströme in meiner Vorlesung nicht an. Aber ich bin der Meinung, dass das DPG-Gutachten eine sehr oberflächliche, qualitativ minderwertige Auseinandersetzung damit ist. In diesem Blog wird über den didaktischen Nutzen schon auf weit höherem Niveau diskutiert als im Gutachten.
    Gruß, Stefan Vinzelberg

  49. #50 mju
    10. März 2013

    @Stefan Vinzelberg(#48):

    @mju(#44): “Die Aussage über den Impuls ist falsch. Der Impuls ist keine mengenartige Größe, sondern eine vektorielle Größe.”

    Sie verwechseln “skalare Größen” und mengenartige Größen. Der Impuls ist ein Vektor, richtig.

    Ich glaube, wir reden aneinander vorbei, oder Sie haben sich in (#41) sehr missverständlich ausgedrückt. Können Sie definieren, was für Sie eine “mengenartige Größe” ist? Ich dachte, es ist etwas, was als Wert eine reelle Zahl >= 0 annehmen kann. So wie Masse, Stoffmenge, etc. (Mengen können ja keine negative Anzahl an Elementen haben.)

    Bleibt man zunächst einer Komponente des Impulses, z.B. dem x-Impuls, so ist das eine mengenartige bzw. extensive Größe, eine Größe also, die sich verdoppelt, wenn man das System verdoppelt, die man teilen kann, die “in etwas enthalten sein kann” usw.

    Wie ist -5 in 5 enthalten? Das macht für mich keinen Sinn. Sie sagen ja selber weiter unten, dass die x-Komponente eines Impulses negativ sein kann.

    Ich merke, dass mein zweites Beispiel nicht das aussagte, was ich wollte. Ich bin halt kein Physiker. :-) Ich schweife mal kurz ab: Ich suche schon die ganze Zeit ein Beispiel, in dem die “Kraftlinien” nicht orientierbar sind. Da wir in einem Mathe-Blog sind mal die Frage an die Runde: Sei M eine Untermannigfaltigkeit vom R^3. Betrachte das Sphärenbündel bzgl. des R^3 und mache daraus ein RP^2-Bündel. Gibt es solch eine Mannigfaltigkeit M mit einen nicht-verschwindenen Schnitt im RP^2-Bündel, der sich nicht zu einem Schnitt im Sphärenbündel liften lässt? (Anders ausdrückt: Gibt es ein Geradenbündel, dass sich nicht orientieren lässt?) Oder ist dafür die Dimension 3 zu klein? (Ich schätze, Thilo weiß die Antwort.)

    Sie haben auf mein erstes Beispiel nicht geantwortet. Dies sollte verdeutlichen, dass die Vektorbeschreibung des Impulses notwendig ist.

    Ich kann mit dem Kraftbild erklären, in welche Richtung und mit welchem Impuls die Billardkugeln nach der Kollision weiterrollen. Ich sehe nicht, wie das mit “Impulsströmen” gehen soll. Außer Sie postulieren, dass der “Impulsstrom” irgendwie ein “vektorartiger Strom” ist. Da weiß ich aber nicht, was das sein sollte.

    Irgendwie habe ich den Eindruck, dass hier nur auf die Dinge eingegangen wird, die mit dem “Impulsstrom” erklärbar sind, und die anderen nicht beachtet werden. Das finde ich etwas ermüdend. Zum Beispiel hätte ich gerne eine eindeutige Antwort auf meine in (#19) angedeutete Frage: Hängt die Richtung des “Impulsstromes” von der Wahl des Koordinatensystems ab? Das ist eine einfache Frage, deren Antwort entweder ‘ja’ oder ‘nein’ lautet. Die bisherigen Antworten dazu waren immer ausweichend.

    • #51 Stefan Vinzelberg
      10. März 2013

      @mju#50 Ja, tut mir Leid, ich habe da zuviel vorausgesetzt. Eine mengenartige Größe ist eine Größe, über die ich wie über eine Menge sprechen kann. Sie verdoppelt sich, wenn ich das betrachtete System verdopple, sie kann “in etwas enthalten” sein, sie ist teilbar, sie kann transportiert werden usw. Im thermodynamischen Formalismus sind das (überwiegend) die “extensiven Größen” (Energie, Entropie, Impuls, Drehimpuls, Ladung, Stoffmenge). Sie müssen nicht positiv sein. Es macht Sinn, sie zu addieren. Oft (nicht immer) sind mengenartige Größen erhalten, d.h., die Gesamtmenge davon ändert sich nicht (Energie, Impuls, Drehimpuls, Gegenbeispiel Entropie). Man kann daher sagen, eine Kugel hat x-Impuls +5 kg*m/s, eine -5 kg*m/s, und wenn sie völlig inelastisch stoßen, haben sie danach beide 0.
      Mit Vektoren ist es immer schwieriger, weil das im Prinzip 3 Größen sind (x-Impuls, y-Impuls z-Impuls).
      Dem gegenüber gibt es nicht-mengenartige Größen (in der Thermodyn. intensive Größen) wie Temperatur, el. Potential Druck usw..

      Mit dem “enthalten sein” ist gemeint, man kann davon sprechen, dass Impuls in einem System enthalten ist, dass Energie drin enthalten ist usw. Es macht dagegen wenig Sinn zu sagen, Temperatur sei “irgendwo drin enthalten”. Temperatur ist halt keine Menge, kein “Stoff” der irgendwo drin ist.
      Zum Beispiel mit dem schrägen Stoß: Beide Impulse (x und y) bleiben erhalten. Geht die Bewegung in x-Richtung, dann hat K1 vorher den x-Impuls p1 und y-Impuls 0. x-Impuls und y-Impuls fließen teilweise in K2. Nach dem Stoß hat daher K1 weniger x-Impuls als zuvor, K2 mehr. Genauso in y-Richtung: Wenn K1 nach dem Stoß “schräg nach unten” weiterläuft, hat K1 y-Impuls 0.

      Und ja, die Richtung des Impulsstroms hängt vom gewählten Koordinatensystem ab. Ihre Annahme, dass es Dinge “nicht gibt”, weil ihr Wert vom gewählten Koordinatensystem abhängen kann, kann ich allerdings nicht nachvollziehen. Andere Größen in der Physik haben auch Werte, die vom gewählten Bezugssystem abhängen. Das ist fast die Regel.
      Gruß, Stefan Vinzelberg

  50. #52 mju
    10. März 2013

    @Stefan Vinzelberg (#51): Ok. Danke für die Erklärungen. Ich bin aber noch nicht davon überzeugt, dass Impuls “in einem System enthalten” sein kann. Klar gibt es den Gesamtimpuls eines Systems, aber für alle praktischen Zwecke kann man doch annehmen, dass er 0 ist, sofern man nur das abgeschlossene System anschaut. Aber egal, das ist ein anderer Punkt als den, den ich zuerst kritisiert habe.

    Zum schrägen Stoß:

    [..]Genauso in y-Richtung: Wenn K1 nach dem Stoß “schräg nach unten” weiterläuft, hat K1 y-Impuls 0.

    Wieso y-Impuls 0? Müsste nicht, wenn K1 ‘schräg nach unten’ läuft, und die y-Achse nach ‘oben’ und die x-Achse nach ‘rechts’ zeigt, K1 eine negative Geschwindigkeit in y-Richtung haben? Und K2 eine positive Geschwindigkeit in y-Richtung, vom gleichen Betrag? (Wenn die Kugel gleiche Masse hatten.) Und dementsprechend der Impuls im y-Richtung von beiden Kugeln nicht null sein? Aber wie bestimmen Sie die Geschwindigkeit/den Impuls in y-Richtung? Mit dem Kraftbild gibt es in Wikipedia eine tolle Erklärung: https://de.wikipedia.org/wiki/Sto%C3%9F_%28Physik%29#Zweidimensionaler_elastischer_Sto.C3.9F
    Wie erklären Sie den Richtungen nach dem Zusammenstoß mit dem “Impulsstrom”?

    Und ja, die Richtung des Impulsstroms hängt vom gewählten Koordinatensystem ab.

    Danke für die klare Aussage.

    Andere Größen in der Physik haben auch Werte, die vom gewählten Bezugssystem abhängen.

    Ich rede aber absichtlich nicht vom Bezugssystem, sondern vom Koordinatensystem. Bleiben wir beim Beispiel mit dem Lastwagen um dem Anhänger (aus dem Gutachten, Seite 3, Abb. 2). Das Bezugssystem ist für mich immer der Lastwagen. Ich wähle nur andere Koordinaten, um die Richtung des Lastwagens zu beschreiben. Sage ich, dass die x-Achse nach rechts zeigt, so fließt der “Impulsstrom” nach links. Sage ich, dass die x-Achse nach links zeigt, so fließt der “Impulsstrom” nach rechts. Habe ich soweit recht?

    (Also fließt im ersten Fall der “Impulsstrom” vom Laster in den Anhänger, im zweiten Fall vom Anhänger in dem Laster.)

    Jetzt steht der Laster aber in der Ebene. Ich kann also die x-Achse z.B. im 45°-Winkel festlegen, und die y-Achse ebenso. Wenn ich den Ursprung den Koordinatensystems genau zwischen Laster und Anhänger lege, fährt der Laster also nach (1/sqrt(2), 1/sqrt(2)) in diesen Koordinaten. Oder ich lege die x-Achse senkrecht zum Laster, so dass sie in Fahrtrichtung des Lasters nach rechts zeigt. Dann fährt er nach (0,1). In welche Richtung fließt der “Impulsstrom” in diesen Fällen? Wenn ich das Koordinatensystem langsam drehe, dann fließt der “Impulsstrom” zuerst vom Laster in den Anhänger, am Ende aber vom Anhänger in den Laster. Bei welchem Winkel der x-Achse ändert sich das? Warum?

    Ich finde, dass eine physikalische Größe nicht vom Koordinatensystem abhängen sollte, genauso wie ja Norden, Süden, Westen und Osten auf einer Karte nicht davon abhängt, wie ich die Karte gedreht habe. Ein Amperemeter zeigt doch auch immer den gleichen Wert und das gleiche Vorzeichen an, egal ob ich links oder rechts vom Stromkabel stehe. Da ändere ich auch die Koordinaten des Stromkabels, aber der Strom ändert sich nicht.

    Und selbst wenn man verschiedene Bezugssysteme erlaubt (was ich hier nicht will), so soll man doch immer zwischen den Bezugssystemen umrechnen können. Wie würde ich das beim “Impulsstrom” tun? (Dass Größen vom Bezugssystem abhängen ist klar, das ist ja z.B. oben mein Beispiel mit dem Gesamtimpuls null, wenn ich als Bezugssystem den Schwerpunkt meines Systems wähle.)

    • #53 Stefan Vinzelberg
      10. März 2013

      @mju#52
      Sorry, das eine war ein Schreibfehler: Nach dem Stoß hat K1 natürlich y-Impuls 0.

      Die Geschichte mit den Vorzeichen ist nicht einfach. Ein Impuls dreht sich um, wenn ich die x-Achse umdrehe. Die Ladung nicht. Trotzdem beruht auch die Richtung des Ladungsstroms auf einer Konvention, nämlich der, Atomrümpfe als positiv zu bezeichnen. Wenn man das nicht tut, dreht sich die Richtung um. Auf einem Antimaterieplaneten wäre die Richtung anders. Zugegeben ist das weniger von praktischer Relevanz, zeigt aber das Prinzip. Die Physik erlaub das. Viel schöner, als ich das hier in der Kürze erklären kann, hat Prof. Herrmann das hier gemacht:
      http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/publication/konzepte/5_herrmann.pdf
      Gruß, Stefan Vinzelberg

  51. #54 demolog
    10. März 2013

    @ mju schrieb:

    9. März 2013 @demolog (#40): Ich verstehe Ihren Einwand nicht.

    “Was aber sagt uns vorher (oder auch nach Berechnung und Messung) ob wir denn auch alle Einflüsse erfasst haben und also befriedigt sind?”

    Geht im Physikkurs in der Schule nicht darum, die Theorie zu lernen? Also die Phänomene qualitativ zu verstehen?

    >> Das betrifft eigendlich nur Grundlagenforschung, die normalerweise am Unbekannten forscht – nicht die bekannten Erkenntnisse, die in Schulen gelehrt werden. Also wohl eher off-topic. Das Wissen um alle Bedingungen ist nämlich (fast) immer nicht sicher als existent zu sehen.

  52. #55 demolog
    10. März 2013

    @ mju schrieb:

    “Was meinen sie mit: “wenn es das Bezugssystem erlaubt”?”

    >> Das System, an dem ich die Systematik erkennen und anwenden will. Strom zum Beispiel. Thermodynamic und andere …
    Man kann nicht zu gescheiten Ergebnissen kommen, wenn man Formeln zur Thermodynamic in der Geometrie anwenden will.

    Es mag aber durchaus sinnvolle Versionen geben, die das Gleiche unterschiedlich beschreiben.

  53. #56 Stefan Vinzelberg
    10. März 2013

    Die Reaktionen auf das DPG-Gutachten sind recht beeindruckend:
    http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/kpk/Fragen_Kritik/Reaktionen_auf_DPG-Schreiben.html
    Ich glaube, die DPG hat sich hier keinen Gefallen getan.
    Gruß, Stefan Vinzelberg

  54. #57 mju
    11. März 2013

    @demolog(#54,#55): Ich stimme Ihnen uneingeschränkt zu, dass man “Ockhams Rasiermesser” nicht in der Grundlagenforschung anwenden sollte. Aber, wie Sie schon sagen, das ist off-topic. Ich hatte über die Vermittlung einer entwickelten Theorie an Schüler gesprochen.

    Bzgl. “Bezugssystem”: Anscheinend habe ich wieder einen Begriff anders interpretiert als er gemeint war. Sie scheinen damit das Modell zu meinen, mit dem ein System untersucht wird. Und da haben Sie natürlich völlig recht, dass das Modell vorgibt, welche Aussagen man überhaupt machen kann.

  55. #58 Stefan Vinzelberg
    11. März 2013

    @mj#52: Nun merke ich erst, dass dieser Blog meine “kleiner als” Zeichen schluckt. Also in Worten: der y-Impuls ist kleiner 0.
    Sorry, Stefan Vinzelberg

  56. #59 Engywuck
    11. März 2013

    @#56 Stefan Vinzelsberg: Also dass die Erfinder des KPK ausschliesslich Kritik an der Kritik veräöffentlicht finde ich jetzt nicht sooooo überraschend… Gibt es eine Seite, auf der beide Arten der Meinungen (zustimmend/ablehnend) zur Kritik zu lesen sind?
    @#53 (ebenfalls Stefan: ja, auf einem Antimaterieplaneten würde natürlich die Atomhülle “positiv” sein und sich deshalb die Stromrichtung (nach unserer Definition umkehren. Allerdings gibt es bisher keinerlei Hoinweise, dass Antimatrie im Universum in größerer Menge vorkommt, und selbst wenn würde die Stromrichtung von der Wahl der Richtung des Koordinatensystems unabhägig sein. Aus diesem Grund halte ich Ihr insistieren auf “aber im elektrischen Strom….” für ein Ablenkungsmanöver. Widerlegen Sie mich!

  57. #60 mju
    11. März 2013

    @Stefan Vinzelberg (#53):

    Viel schöner, als ich das hier in der Kürze erklären kann, hat Prof. Herrmann das hier gemacht:
    http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/publication/konzepte/5_herrmann.pdf

    Ok. Der Artikel erklärt, dass der “Impulsstrom” eine Art “Vektorstrom” ist. Das ist zwar nicht mehr besonders anschaulich, aber ok. Ich will jetzt auch nicht den ganzen Artikel analysieren, habe aber eine Anmerkung zum letzten Satz des Artikels:

    In diesen Regeln kommt das zu ihrer Herleitung gewählte Koordinatensystem nicht mehr vor. Sie bleiben
    daher auch bei jeder anderen Wahl des Koordinatensystems gültig.

    Herrmann beschreibt, dass man den Impulsstrom bezüglich einer ‘durchströmten’ Fläche beschreiben muss. Dann kommt er zu obiger Aussage. Aber das Vorzeichen des “Impulsstrom” hängt jetzt zwar nicht mehr von den Koordinaten, aber stattdessen von der Wahl der Orientierung der Trennfläche ab. Das wird im Artikel leider nicht explizit gesagt. Und eine Fläche im R^3 hat nur mal keine ausgezeichnete Orientierung. Für mich sieht es so aus, als ob man einfach willkürlich einen von den zwei Kraftpfeilen im Kraftbild wegwirft. Das entspricht genau der Wahl einer Orientierung. (Für diejenigen, die den Artikel gelesen haben: Um vom ‘Normalenvektor’ einer Fläche zu reden, muss man sie erst orientieren, dafür hat man immer zwei Möglichkeiten.)

    Aber eigentlich wollte ich die Diskussion hier für mich beenden. In den Stellungnahmen zum Gutachten, auf die Sie verlinkt haben, habe ich nämlich folgende Aussage von Prof. Dr. Wolfgang Stößel gefunden:

    In dem Gutachten wird behauptet, eine Feder als lmpulsstrommesser könne die Stromrichtung
    nicht anzeigen (Seite 5). Diese Aussage ist falsch.
    Eine Feder als Impulsstrommesser kann ebenso wie ein Amperemeter geeigneter Bauart die
    Stromrichtung anzeigen: Je nachdem, ob die Feder unter Druck- oder Zugspannung steht,
    fließt der Impulsstrom in die eine oder die andere Richtung.

    Wenn ich Sie und Herrn Maurer richtig verstanden habe, sagten Sie aber, dass man die Richtung des “Impulsstromes” eine Konvention ist, die man nicht messen kann. (Auf jeden Fall wurde mir hier in dem Punkt noch nicht widersprochen. (Ich selbst denke, dass die Aussage von Herrn Stößel im Widerspruch zu dem von mir öfter erwähnten Bild aus dem aus dem Gutachten, Seite 3, Abb. 2 steht. Aber das ist nicht der Punkt.))

    Ich halte also fest, dass zwei Kritiker des Gutachtens sich in einem Kritikpunkt widersprechen. Ich habe nicht die Energie, dass jetzt auch noch auszudiskutieren, zumal beides Professoren an Hochschulen sind, wenn ich mich nicht verlesen habe. Ich halte fest, dass es entweder einen Widerspruch in der Theorie des “Impulsstromes” gibt, oder die Definition nicht klar genug ist, so dass es zu widersprüchlichen Aussagen kommt.

    Ich halte es in beiden Fällen für keine gute Idee, diese Theorie dann Schülern als Einführung in das Thema Mechanik beizubringen.
    Ich möchte damit die Diskussion für mich beenden. Ich bedanke mich trotzdem für die Diskussion. Ich hoffe, die Diskussion hat zum Erkenntnisgewinn beigetragen.

  58. #61 stripe
    19. April 2013

    @mju: Du hast Stößels Argument falsch verstanden. Das DPG-Gutachten hatte auf S.5 (im Abschnitt “Ist die Richtung des KPK-Impulsstroms messbar”) bemängelt, dass man mit einer Feder nur die Dehnung und damit nur die Impulsstromdichte in ein und derselben Richtung messen könne, nicht aber in der Gegenrichtung. Das entspreche einer Glühbirne (die ebenfalls nur den Betrag anzeigen kann), nicht einem Amperemeter. Darauf war Stößels Einwand bezogen, dass man bei geeigneter Bauart sehr wohl die Stromrichtung anzeigen (d.h. das Vorzeichen unterscheiden) könne. Diese Unterscheidungsmöglichkeit sagt aber nichts darüber aus, welche Ausschlagsrichtung des Messinstruments einen positiven und welche einen negativen Strom anzeigt. Dies ist in der Tat Konvention, so wie es ja auch beim Amperemeter bei Umdefinition der technischen Stromrichtung in diejenige der Elektronen einen Wechsel bzgl. des Vorzeichens gäbe.

    Generell fasziniert mich immer wieder, wie Physiker überhaupt den in meinen Augen arroganten Anspruch erheben können, zwischen realen physikalischen Größen und solchen, die nur künstlich für die Theorie eingeführt werden, unterscheiden zu wollen und zu können. Erkenntnistheoretisch ist nicht einmal die eigene Existenz gesicherte Realität. Und auch davon abgesehen müsste doch spätestens seit der Relativitätstheorie und der Quantentheorie bekannt sein, dass Physik sich nur auf das Ablesen und die Vorhersage der Ergebnisse von Messinstrumenten beschränken muss und alles Weitergehende Spekulation (wenn auch auf hohem Niveau) ist. Die Gedankenmodelle, mit denen solche Vorhersagen getroffen werden, sind nicht an “reale” physikalische Größen (was auch immer das sein sollte) gebunden, solange die Prognosen richtig sind. Das sieht man ja z.B. in der Teilchenphysik mit ihren waghalsigen mathematischen Theorien immer wieder.

    Das DPG-Gutachten entfernt sich aber meilenweit von seinen eigentlich meinem vorigen Absatz entsprechenden Prinzipien von S.1 (“Für den Aufbau der Physik wesentliche Begriffe werden durch präzise Definitionen oder Messvorschriften festgelegt”, “Modellvorstellungen verbinden die so geschaffenen Begriffe”, “Physikalische Aussagen, die Experimenten widersprechen, gelten als falsch”), weil es im Zusammenhang mit der Impulsstromdichte unrealistisch hohe Anforderungen an einen für eine Modellvorstellung verwendeten Begriff anlegt. Selbst wenn die Impulsstromdichte nicht direkt messbar, sondern nur aus messbaren Größen ableitbar wäre, könnte sie trotzdem ein sinnvolles Instrument zur theoretischen Beschreibung eines Sachverhalts sein.

    Ich möchte auch mal sehen, wie Prof. Meschede die nächste Auflage des Gerthsen rausbringen (oder den Schulunterricht gestalten) will, wenn er auf eine so konstruierte und unanschauliche Größe wie die Energie verzichten muss. Auf diese würden nämlich viele Einwände, die in dem von ihm mitunterzeichneten (oder gar mitverfassten?) DPG-Gutachten gegen die Impulsstromdichte vorgebracht werden (unanschaulich, abhängig von der willkürlichen Wahl des Bezugssystems usw.), noch in viel höherem Maße zutreffen.

    Man kann sicher darüber diskutieren, ob der KPK didaktisch das Gelbe vom Ei ist. Aber Stil und Inhalt des Gutachtens finde ich (der aber natürlich die Hintergründe nicht kennt) beschämend für die DPG und die doch teilweise mit einem guten Ruf (oder vielen Rufen;-)) ausgestattenen Unterzeichner.

  59. #62 stripe
    19. April 2013

    Übrigens auch ganz aufschlussreich die Entgegnung http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/kpk/Fragen_Kritik/Reaktionen/Haeussler.pdf von Prof. Häußler aus Chemnitz.

  60. #64 Stefan Vinzelberg
    20. April 2013

    Es wurde auch höchste Zeit, dass die DPG die Öffentlichkeit bei diesem Vorgang mitnimmt. Die dort behauptete Abfolge der Ereignisse ist aber nicht ganz korrekt. Das Gutachten datiert 12. Februar. Es war spätestens seit 19. Februar (einige behaupten, seit 13. 2.) online. Herr Herrmanns Antwort datiert 25.2. und wurde zeitnah online gestellt.
    Der Artikel weckt den Eindruck, die DPG hätte mit der Veröffentlichung gewartet, bis eine Reaktion aus Karlsruhe vorlag. Das Datum 28.2. auf dem Gutachten wurde nachträglich geändert. Ebenso wurde in der jetzigen Version des Gutachtens der Satz “”Die Deutsche Physikalische Gesellschaft empfiehlt daher…” durch “”Wir raten daher der Deutschen Physikalischen Gesellschaft …” ersetzt. Die alte Version wurde Anfang April durch die neue ersetzt.
    Interessant auch der Text auf der DPG-Startseite unter “Aktuelles”: “Es (das Gutachten) kommt zu dem Schluss, dass der KPK in der an den Schulen gelehrten Form fachliche Fehler enthalte, die ohne tiefes, weit über die Schule hinausgehendes mathematisches Verständnis nicht korrigierbar seien.”
    Kennt jemand “Fehler, die durch tiefes mathematisches Verständnis korrigierbar sind”?
    Gruß, Stefan Vinzelberg

  61. #65 mju
    22. April 2013

    @stripe (#61):

    Darauf war Stößels Einwand bezogen, dass man bei geeigneter Bauart sehr wohl die Stromrichtung anzeigen (d.h. das Vorzeichen unterscheiden) könne.

    Ich zitiere Werner Maurer in Kommentar (#28): (mit Kontext)

    [..]3. Es werden Behauptungen aufgestellt, die schlicht hanebüchern sind. Beispiel: die Richtung des Impulsstromes ist experimentell nicht nachweis (was stimmt, weil es eine Konvention ist), folglich gibt es keine Impulsströme.

    Vielleicht habe ich Werner Maurer missverstanden. Ich hatte seine Aussage so interpretiert, dass man die “Impulsstromrichtung” nicht messen kann.

    Ich habe daher eine Frage: Bleiben wir beim dem Bild Laster mit Anhänger (Abb. 2 im Gutachten. Ich verweise immer auf das Gutachten, weil ich keine andere Quelle für das Bild habe.) Ein Laster zieht einen Anhänger. Sie sind mit einer Feder verbunden. Die Feder wird auseinander gezogen. In welche Richtung fließt der “Impulsstrom”?

    Jetzt schauen wir uns die Abb. 2 a und b genauer an und nehmen weiterhin an, dass die Zugmaschine und der Anhänger mit einer Feder verbunden sind. Wird die Feder zusammengedrückt oder auseinander gezogen? (Gibt es einen Unterschied zwischen Bild 2a und 2b dabei?)

    Bitte geben Sie eine klare Antwort, eine physikalische Theorie sollte so eine Antwort liefern können. (Alle Fragen haben zwei klare Antwortmöglichkeiten, bzw. ich kann sie als ja/nein Fragen stellen. Ich bitte um die klare Antwort, weil ich hier manchmal (siehe #50) im ersten Versuch keine bekommen habe.)

    Zum Absatz der u.a. diesen Satz enthält:

    [..]Erkenntnistheoretisch ist nicht einmal die eigene Existenz gesicherte Realität.[..]

    Siehe meinen Kommentar #29: Es gibt ein Modell ohne und eines mit “Impulsstrom”. Wende “Ockhams Rasiermesser” an, weil Erklärungen mit möglichst wenigen Voraussetzungen zu bevorzugen sind. Und ansonsten interessiert mich doch nur, ob das Modell korrekte Voraussagen im jeweiligen Gültigkeitsbereich des Modelles macht.

  62. #66 Stefan Vinzelberg
    22. April 2013

    Ich erlaube mir mal eine Antwort, wir können sie dann ja mit der von stripe vergleichen:
    Die Feder wird sowohl bei a) als auch bei b) auseinander gezogen (vermutlich keine Überraschung).
    Der x-Impulsstrom fließt dabei beide Male in positive x-Richtung (“nach rechts”).
    Die Konvention, die Werner Maurer ansprach, besteht darin, die x-Richtung so festzulegen, wie sie in der Abbildung gezeichnet ist (“nach rechts”).
    Was Ockhams Rasiermesser angeht: Wenn man konsequent die Mechanik ausgehend von der Größe Impuls als mengenartige Größe, die einem Erhaltungssatz genügt, aufbaut, kann man m.E. nach auf den Begriff der Kraft verzichten. Man “tauscht” also nur Voraussetzungen bzw. Axiome.
    Gruß, Stefan Vinzelberg

  63. #67 Werner Maurer
    FLurlingen
    23. April 2013

    Die Richtung des Impulsstromes hängt mit der Wahl des Koordinatensystems zusammen, die Energieströme hängen von der Wahl des Bezugssystems ab und die Kräfte hängen von der Wahl des Körpers ab. Impulsstrom, Energiestrom und Kraft sind bedingte Grössen. Um sämtliche Zusammenhänge der Translationsmechanik zu verstehen, sollte man drei ergänzende Bilder verwenden http://www.youtube.com/watch?v=RGLocnPH5u0

  64. #68 Werner Maurer
    Flurlingen
    27. April 2013

    Obwohl ich offiziell verlauten liess, dass ich keine Videos mehr zum Gutachten der DPG bezüglich des KPK produzieren werde, habe ich mich nicht daran gehalten. Aber dieses Gutachten ist dermassen falsch und hinterhältig, dass man dagegen ankämpfen muss. Ich habe mir dazu noch einmal ein Beispiel aus dem Gerthsen ausgesucht. Erst wenn man die ergänzenden Bemerkungen der DPG-Gutachter auf die von ihnen heraus gegebenen Lehrbücher anwenden, sieht man die volle Dramatik dieses Angriffs auf die wohl grösste Innovation in der Physikdidaktik

    Link: http://www.youtube.com/watch?v=pitFJJHHrhI

  65. #69 Joachim Schüth
    Bonn
    26. Mai 2013

    Es wird gemeinhin davor gewarnt, mit Idioten zu diskutieren,
    da für Außenstehende oft nicht erkennbar sei, wer der Idiot
    ist. Daher muß man schon genau hinsehen, um entscheiden zu
    können, wie die Rollen bei der Auseinandersetzung um die
    inhaltliche Korrektheit des KPK verteilt sind.

    Übungsaufgabe:

    Ein Gummiband ist horizontal zwischen den Enden eines U-Förmigen
    Rahmens gespannt, so dass das Gummiband parallel zur x-Achse liegt.

    1. Stelle den Spannungstensor an repräsentativen Punkten (im
    Gummiband, in den horizontalen und vertikalen Abschnitten des
    Rahmens) qualitativ dar. Welche Komponenten sind von Null
    verschieden, und welches Vorzeichen haben sie?

    2. Betrachte nun die erste Spalte des Spannungstensors als eine
    Funktion, die jedem Ort einen Vektor zuordnet. Skizziere das
    entstehende Vektorfeld.

    Und was kommt raus? Ein Kreisstrom. Es ist sehr instruktiv, sich
    die Bedeutung der Komponenten des Spannungstensors auf diese Weise
    klar zu machen.

    Die Diagonalelemente des Spannungstensors sind der Druck. Wie
    kann man sich den Strom z.B. bei einem unter Druck stehenden Gas
    vorstellen? Fliegt ein Molekül in positive x-Richtung, dann trägt
    es positiven x-Impuls in positive x-Richtung. Fliegt es umgekehrt,
    dann trägt es negativen x-Impuls in negative x-Richtung. So oder
    so zeigt der Strom-Pfeil für den x-Impuls in positive x-Richtung. Dass
    sich die Stromrichtung bei umgekehrter Wahl der Koordinatenrichtung
    ebenfalls ändert, mag zunächst verwirren, ist aber der Tatsache geschuldet,
    dass es sich eben nicht um ein Vektorfeld handelt, sondern um
    Komponenten eines Tensors zweiter Stufe.

    In ihren “Erläuterungen für Fachkollegen” versteigt sich die DPG
    zu der Behauptung, dass im statischen Fall ein solcher Kreisstrom
    nicht existiere. Nun ist aber dummerweise der Spannungstensor der
    räumliche Teil des in der Relativitätstheorie eingeführten
    Energie-Impuls-Tensors, der als Quellterm in den Einsteinschen
    Feldgleichungen steht. Da ist die Nicht-Existenz schon etwas weit
    hergeholt. Und man beachte, wie schon in der speziellen
    Relativitätstheorie die Energie-Impuls-Erhaltung durch die
    verschwindende Vierer-Divergenz des Energie-Impuls-Tensors
    dargestellt wird, was unmittelbar zur Interpretation der
    Impulsströme führt. Man lese gegebenenfalls auf Wikipedia unter
    “Stress-energy tensor” nach.

    Experimentell bewiesen ist anhand des DPG-Gutachtens allerdings
    auch die Tatsache, dass die Konzepte des KPK geeignet sind,
    Physiklehrer und Professoren in großer Zahl zu verwirren. Daher
    ist durchaus ein didaktisches Desaster nicht auszuschließen,
    wenn der KPK als Grundlage des Phyiskunterrichts in der Schule
    verwendet wird. Dies ist das einzige, was gegen den KPK spricht.

    Joachim Schüth

  66. #70 zracki
    26. Mai 2013

    Das Verwenden von Schimpfwörtern mag für Außenstehende als Anhaltspunkt dafür dienen, auf welcher Seite fachliche Defizite zu suchen sind. Übrigends ebenso wie Verschwörungstheorien, Inquisitions- und NS-Vergleiche.

    Eine Zeile eines Tensors ist kein Vektor, ebenso wenig wie eine Komponente eines Vektors einen Skalar darstellt.
    Das geometrische Objekt Spannungstensor ist im Fall des gespannten Gummibandes spiegelsymmetrisch, nicht dagegen das Strömungsfeld des KPK Impulsstromes.

  67. #71 Christian Gapp
    Bonn
    26. Mai 2013

    Bei kaltem Regen im Mai bin ich gestern endlich mal dazu gekommen, liegengebliebene Zeitschriften zu durchstöbern. Dazu gehörte auch die Mai-Ausgabe des Physik Journals der DPG. Mit großer Freude las ich darin über das kritische KPK-Gutachten.

    Als langjähriger Elternvertreter in Physik- und Matheausschüssen an den Schulen meiner Kinder bin ich an innovativen didaktischen Konzepten immer interessiert. Vor etwa zehn Jahren hörte ich zum ersten Mal vom KPK und war von seinen Grundidee, nicht jedem historischen Pfad nachlaufen zu müssen, zunächst sehr angetan. Die anfänglich freudige Erwartung schlug jedoch schnell in Entsetzen um. Als studierter Elemetarteilchenphysiker (CERN) besteht für mich der Reiz in der Physik darin, natürliche Vorgänge “verstehen” zu können. Wie das genau funktioniert, ist auch heute noch im wesentlichen unbeantwortet, trotz allerlei Versuchen der Wissenschaftstheoretiker. Der KPK versucht erst gar nicht, grundlegendes Verständnis zu vermiteln, er beginnt thematisch immer mit axiomatischen Setztungen. Mit am desaströsten ist sicherlich seine “Definition” von Entropie, die einfach als der physikalische Fachbegriff des umgangssprachlichen Begriffs “Wärmemenge” eingeführt wird, gemessen in der Einheit Carnot, die es so bloss im KPK gibt. Als ich dieser Definition das erste Mal begnete, war ich geradezu fassungslos über die billige Chuzpe, die hier als pädagogisches Konzept verkauft wird.

    In einem seiner Videos (Post # 25) geht Werner Maurer gar nicht auf die Schwierigkeit ein, dass diese Definition keinerlei Erklärungspotential besitzt. Die armen Schüler, und das wird besonders die interessierten treffen, die parallel zum Schulstoff andere Bücher oder das Internet zu Rate ziehen, werden sogar hochgradig verwirrt, da (fast) nichts von dem, was sie im KPK lernen, in anderen Quellen wiederzufinden ist. Der KPK ist begrifflich ein hermetisches, physialisches Paralleluniversum. Ein didatisches Unding zu einer Zeit, in der Kinder immer das Internetwissen zur Verfügung haben.

    Der KPK wird von seinen Anhängern vehement verteidigt und es wird der Eindruck vermittelt, er habe sich seit mehr als zwanzig Jahren ausserordenlich bewährt (s. Referenz in Post # 62). Aufschlussreich ist dahingegen, dass selbst auf der KPK-Site von wissenschaftlich belastbaren Bewährungsproben nicht viel zu finden ist (http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/Strategien/Entwicklung.html). Gerade einmal eine einzige Evaluationsarbeit wird dort genannt. Das ist ziemlich dürftig für ein Jahrzehnteprojekt. Wirklich durchschlagend waren die Ergebnisse auch nicht, wie der Klappentext der Promotion verrät (http://www.logos-verlag.de/cgi-bin/buch/isbn/823):

    “Vergleichende Tests zeigen, dass die Lernergebnisse der Schüler, die nach dem Karlsruher Physikkurs unterrichtet werden, in der Mechanik und der Elektrizitätslehre den Ergebnissen der traditionell unterrichteten Schüler ähneln. In der Wärmelehre hingegen weisen die Ergebnisse beim Karlsruher Kurs häufiger als im tradtitionellen Unterricht auf Konzeptwechselprozesse hin.”

    Ist denn ein Konzptwechsleprozess an sich schon ein Erfolg? Wohl nur dann, wenn man eine Umerziehung vornehmen will.

    Unfreiwillig komisch sind die nahezu-Null-Ergebnisse für Mädchen:

    “Bei den Mädchen verändern sich auch Einstellungen zum Physikunterricht. In der Regel mögen Mädchen keinen Physikunterricht. Sie glauben, dass sie Physik nicht verstehen können, und sie werfen ihr Physikbuch in die Ecke. Mädchen, die nach dem Karlsruher Kurs unterrichtet werden, sagen hingegen: Physik ist zwar das Fach, das ich am wenigsten mag. Im Unterricht bin ich aber gar nicht so schlecht, und das Physikbuch lässt sich gut gebrauchen”.

    Der KPK ist somit nichts als ein weiteres Beispiel ursprünglich sicher gutgemeinten, pädagogischen Reformeifers, der letzendlich in einer Ideologiewüste versandet, vorher aber vielen Schülern unnötig Probleme bereitet.

    • #72 Stefan Vinzelberg
      26. Mai 2013

      Sie sprechen eine Reihe von Problemen an, z.B. Verwirrung von Schülern, die neben dem KPK ins Internet schauen. Es würde mich interessieren, ob Sie dies Probleme tatsächlich bei Schülern beobachtet haben oder ob Sie sie lediglich “postulieren”. Wie man aus zahlreichen Reaktionen von KPK-Lehrern auf das Gutachten sehen kann, scheinen die von den Gutachtern postulierten “Anschlussprobleme” wohl etwas übertrieben.
      Ich bin auch gerade im Hinblick auf den Entropiebegriff anderer Meinung und würde gerne wissen, welche Alternativen zur Einführung dieses Begriffs Sie vorschlagen (außer kompletter Vermeidung). Ich nehme an, mit “Erklärungspotential” meinen Sie etwas in Richtung “Wahrscheinlichkeit”, “Zahl der Mikrozustände” usw., was häufig in diesem Zusammenhang angeführt wird (bitte korrigieren Sie mich ggfs). Nun sollte man sich mal fragen, wie einem Schüler bei einer solchen “Erklärung” der Zusammenhang mit Wärmephänomenen klar werden soll.
      Es ist ein etabliertes didaktisches Konzept, neue physikalische Begriffe phänomenologisch und ausgehend von Alltagsphänomenen einzuführen. Der KPK versucht, den Begriff Entropie unmittelbar an die “sensorischen” Erfahrungen mit der Wärme anzukoppeln. Die Einführung als eine Größe, die mengenartig ist, strömen kann, irgendwo “enthalten” sein kann und zusammen mit der assoziierten intensiven Größe Temperatur die Energieform Wärme bildet, passt stimmig in das “Strom-Antrieb”-Konzept des KPK. Wenn Schüler nur das lernen, nehmen sie mehr mit, als sonst von irgendeiner vagen “Wahrscheinlichkeits”-Geschichte. Weitergehende Eigenschaften der Entropie, insbesondere die statistische Interpretation, kann man getrost der Uni überlassen.
      Ich habe bei meinen Erst- und Zweitsemestern mal die Entropiefrage gestellt, um zu sehen, ob da von der Schule irgendetwas Brauchbares kommt. Das Ergebnis war bitter. Von der winzigen Handvoll von Studenten, die angaben, den Begriff in der Schule mal gehört zu haben, bekam ich auf die Frage, was Entropie denn sei, nur eine einzige verlegene Antwort, ein hingehauchtes “Wahrscheinlichkeit?” mit extrem fragendem Tonfall.
      Was Internet-Recherche angeht glaube ich nicht, dass Mittelstufenschüler zum Thema Entropie dort allzuviel finden werden, was verständlich ist.

  68. #73 Christian Gapp
    Bonn
    27. Mai 2013

    Das “Anbindungsproblem”, also das in der Schule Gelernte mit publizierten, wissenschaftlichen Erkenntnissen in Deckung zu bringen, ist mir schon mehrmals untergekommen. Zugegebenermaßen nicht mit der KPK-Entropie – da hatte jedoch eine mir bekannte Lehrerin aus Schleswig-Holstein ihre liebe Not mit – allerdings mit der Relativitätstheorie, und merhmals in der Mathematik, wenn Leistungskurs-Oberstufenschüler versuchten, etwa einfache Beweise in der Differentialrechnung nachzuvollziehen, die im Unterricht nicht behandelt wurden. Denn auch in der Mathematik gilt ja inzwischen bedauerlicherweise das, was Sie geschrieben haben: “Es ist ein etabliertes didaktisches Konzept, neue physikalische Begriffe phänomenologisch und ausgehend von Alltagsphänomenen einzuführen.” Dieses gut gemeinte pädagogische Dogma entwertet einen Großteil dessen, was in den Schulen gelehrt wird. Denn Mathematik und Physik sind Kulturleistungen, die nicht bloß Alltagsprobleme bewältigen helfen.

    (Hier dazu mehr: “Goethe ist was für Versager”, http://www.heise.de/tp/artikel/29/29534/1.html)

    Der derzeit stattfindende Disput findet offensichtlich vor allem zwischen Physikern statt, die als Physiker tätig sind und reinen Didaktikern. Er ist ein starkes Indiz für ein unerfreuliches Auseinanderdriften. Es scheint um Deutungshoheit zu gehen, nicht um Physik. Leider sehe ich keinen KPK-Didaktiker, der sich auch als Forscher einen Namen gemacht hätte. Friedrich Herrmann ist wahrlich kein deutscher Richard Feynman…

    Sie fragen, wie ich Entropie in der Mittelstufe vermitteln würde? Lieber gar nicht als KPK-falsch. (Abgesehen davon wäre es IMHO kein wirklicher Verlust, in der Mittelstufe keine Physik zu unterrichten.) Es ist bloß vordergründig einfach, aber nicht hilfreich, die Entropie an die menschliche Wahrnehmung zu koppeln. Die intellektuelle Leistung der Thermodynamik war es gerade, die physikalischen Begriffe, insbesondere die Temperatur, von dem sensorisch Erlebbaren abzukoppeln. Ein Thermometer misst eben etwas anderes als unsere Hautsensoren. Leider scheint es das didaktische Ziel in der Physik (und der Mathematik) zu sein, möglichst viele Begriffe in die Köpfe der Schüler zu hämmern, statt wenige mit validen Konzepten wirklich zu lehren. Lernziele für einen Mittelstufen-Physikkurs in Thermodynamik wären für mich daher:
    – der Energieerhaltungssatz;
    – das Verständnis des Carnot-Prozesses;
    – “Wärmetod” eines physikalischen Systems (aka ein Dampfmaschine funktioniert nicht auf der Oberfläche der Venus).

    Die heute herausragende Bedeutung der Entropie besteht gerade darin, dass sie über die Thermodynalik hinausgeht und durch S = k lnW die Information mit der Physik verbindet. Entropie = Maß für Unordnung ist inzwischen zudem längst in die Populärkultur übergegangen. Den Schülern hier auf einmal mit Entropie = Wärme zu kommen, ist schlichtweg Betrug.

  69. #74 Joachim Schüth
    Bonn
    28. Mai 2013

    Sehr geehrte(r) zracki,

    eine Zeile (oder Spalte) eines Tensors ergibt in der Tat keinen
    *kovarianten* Vektor, und die Forderung nach Kovarianz ist völlig
    berechtigt – schließlich sollten sich sinnvolle phyiskalische
    Objekte auch in koordinatenfreier Weise darstellen lassen. Daher
    war es ungeschickt von mir, in dem gewählten Beispiel ein
    bestimmtes Koordinatensystem vorzugeben. Betrachten wir die
    Sache also ohne spezielles Koordinatensystem. Dann wird auch
    deutlich, an welcher Stelle die zu Recht von Ihnen angesprochene
    Symmetrie verloren geht.

    Ein Tensor ergibt, angewendet auf einen Vektor, wieder einen Vektor
    (im Sinne Ihrer Verwendung der Begriffe, d.h. implizit kovariant).
    Daher erhält man ein Vektorfeld, wenn man den Spannungstensor
    (der im dynamischen Fall allerdings noch um weitere Terme ergänzt
    werden muss) auf einen konstanten Vektor anwendet. Außerdem
    erhält man ein Skalar, wenn man das Skalarprodukt dieses konstanten
    Vektors mit der Impulsdichte bildet.

    In den betrachteten Beispielen (Gummiband, am Seil gezogener Wagen)
    gibt es eine Achse von herausgehobener Bedeutung, und zur Vereinfachung
    der Betrachtung wählt man als den oben genannten konstanten Vektor
    einen Einheitsvektor, der parallell zu dieser Achse weist. Während
    bei dem gezogenen Wagen sogar eine Richtung ausgezeichnet ist, ist
    die Situation im Fall des Gummibandes symmetrich. In beiden Fällen
    kann man sich aber willkürlich für eine der beiden möglichen Richtungen
    entscheiden. Dies ist die Stelle, an der im Falle des Gummibandes
    die Symmetrie verloren geht.

    Aus dem Skalarprodukt von Impulsdichte und dem gewählten Einheitsvektor
    erhält man eine skalare Impulsdichte. Das Vektorfeld, dass sich aus
    Anwendung des räumlichen Anteils des Energie-Impuls-Tensors auf den
    Einheitsvektor ergibt, ist die Stromdichte, die zu dieser Impulsdichte
    gehört. Beide zusammen gehorchenn einer Kontinuitätsgleichung (d.h.
    die zeitliche Ableitung der Dichte ist die negative Divergenz des
    Stromes).

    Kehrt man die gewählte Richtung des Einheitsvektors um, dann kehren
    sich die Vorzeichen der erhaltenen Impulsdichte und der Stromdichte
    ebenfalls um. Dies wiederspricht nicht der Symmetrie des Spannungstensors.

    Die mit dem Einheitsvektor ausgeführten Operationen dienen dazu, die
    Dimensionaltät der Objekte zu reduzieren (vektorielle zu skalarer
    Impulsdichte, tensorieller zu vektoriellem Strom), was die Anschauung
    erleichtert, und sie erlauben es, die Betrachtung auf die wesentliche
    Impuls-Komponente zu beschränken.

    Es gibt sicherlich gute didaktische Gründe, die gegen den KPK sprechen,
    wie etwa die von Herrn Gapp und Herrn Vinzelberg vorgetragenen. Dies
    sollten auch die Gründe sein, mit denen gegen den KPK argumentiert wird.
    Der Versuch der DPG-Gutachter, dem KPK inhaltliche Fehler nachzuweisen,
    ist in meinen Augen auf sehr peinliche Weise gescheitert.

    Joachim Schüth

  70. #75 zracki
    28. Mai 2013

    Wie man Physik, die sich stets auf Messungen anhand von Maßstäben und Uhren beziehen soll, ohne Wahl eines Koordinatensystem betreiben will ist mir nicht klar. Es geht mir aber ohnehin um etwas anders:

    Auch die axialen Vektoren Magnetfeld und Drehimpuls bleiben invariant unter Inversion des Koordinatensystems. Sie weisen das im DPG-Gutachten in Abb. 2 dem Impulsstrom angelastete Verhalten auf. Dem DPG-Gutachten zufolge muss man sich also fragen ob der Richtung des Magnetfeldes und des Drehimpulses „überhaupt eine objektive Realität zukommt“.
    Die Integrationsflächenabhandlung in den Ergänzungen vermag ebenso wenig zu überzeugen, da sie sich genauso gut auf die reale Strömung einer Flüssigkeit anwenden lässt.

    Die Probleme des vom KPK phantasierten Impulsstromes liegen an gänzlich anderer Stelle als die Ausführungen der DPG nahelegen und werden z.B. hier behandelt für den elektromagnetischen Fall:

    http://www.file-upload.net/download-7646821/Impulsstrom.pdf.html

    Dass eine Gutachtergruppe bestehend aus 13 Physikprofessoren und Physiklehrern nicht in der Lage ist diese Probleme ausfindig zu machen verdeutlicht nur die Auswirkungen eines Umbaus des Bildungs- und Forschungswesens nach dem Vorbild des New Public Management .

    • #76 Stefan Vinzelberg
      29. Mai 2013

      zracki, ich habe mal in Impulsstrom.pdf hineingeschaut. Kann man Ihre Kritik am Impulsstrom so zusammenfassen: Damit ein Strom physikalisch Sinn macht, muss man eine Strömungsgeschwindigkeit dessen, was strömt, definieren können; im Falle des Impulsstroms gelingt dies (im statischen Falle) nicht, weil die Impulsdichte 0 ist. ?
      Ohne dass ich alles komplett durchdrungen hätte, habe ich zum Verständnis noch ein paar Fragen:
      – Wenn der Impuls nicht in die losgelassene Kondensatorplatte hineinströmen kann, wie kommt er dann hinein?
      – Im Falle eines Gleichstromkreises ist die Ladungsdichte überall 0. Wie definiert man dort eine Strömungsgeschwindigkeit?
      Vielen Dank

  71. #77 Christian Gapp
    Bonn
    29. Mai 2013

    1998 fand eine Veranstaltung KPK/MNU statt, auf der Einwände gegen den KPK diskutiert wurden. Das Protokoll ist weiterhin zugänglich (http://www.mnu.de/images/Dokumente/PDF/concepta-alt/mnu_publ_kpk_mnu_1998.pdf). Aufschlussreich ist, dass die damaligen Einwände gegen den KPK im wesentlichen offenbar dieselben waren, wie die des DPG-Gutachtens. F. Bader hatte sogar schon eine Stellungnahme abgegeben, die vor der Verwendung des KPK warnte. Es gab eine gewisse Annäherung der Standpunkte, was auf der KPK-Site auch heute noch hervorgehoben wird, aber man ging auch nicht vollständigt versöhnt auseinander.
    Die Verwendung der Impulsstromstärke war auch damals schon ein zentraler Kritikpunkt. Herrmann versuchte sie dadurch abzuschmettern, dass er darauf verwies, diese Konzepte seien von den Karlsruhern “seit 20 Jahren” (also seit Ende der1970er Jahren) immer wieder in peer-reviewed Fachzeitschriften publiziert, aber nie beanstanded worden. Damit war die Sache für ihn gegessen:

    “Die Physikalische Diskussion hat Prof. Herrmann des
    halb nicht so viel gebracht, weil er seit 20 Jahren
    dieselben Fragen gestellt bekommt. Für ihn war aber das Gespräch auf anderer Ebene sehr wertvoll: Die ‘subversiven Elemente’ der MNU haben gefehlt. Es besteht die Hoffnung, dass auch in Zukunft ein Gespräch zwischen MNU und dem KPK gepflegt wird.”

    Man beachte: Kritiker des KPK sind wohl vor allem “subversive Elemente”. Eine entlarvende Wortwahl, selbst in Gänsefüßchen. Dies klingt ganz so, als sei Herrmann gar nicht beereit gewesen, etwas am KPK zu ändern. Die ebenfalls diskutierten Probleme, dass der KPK eine verzerrte, weil axiomatisch-theoretische Sicht der Physik darstellt mit eigener, nicht-kanonischer Terminologie, werden in dem Protokoll zum Schluss nicht mal mehr erwähnt.

    Die nicht-KPK Teilnehmer dieser Diskussion waren jedoch sicherlich der Meinung, dass die Diskussion wirklich weitergehen würde. Das war, soweit ich die Quellenlage überbrücken kann, jedoch nicht der Fall. Die KPKler machten einfach wie gehabt weiter, auch als bei der Evaluierung 2001 heraus kam (s. # 71), dass der KPK gegenüber klassischen Lehrmethoden keine Vorteile hat. Soweit ich das beurteilen kann, sind die Inhalte des KPK trotz der enttäuschenden Evaluation nicht substantiell verändert worden. Ein starkes Indiz dafür, dass Ideologen am Werk sind, die eine Weltsicht etablieren wollen: die nächste Physikergeneration soll so denken, wie sie es vordenken. Um das zu erreichen, ändern sie vor allem auch die zu verwendende Sprache.

    Und so kommen wir zu dem Grund, warum die DPG das Gutachten überhaupt in Auftrag gegeben hatte. Im Sptember 2011 wurde in den 10. Klassen in B-W Lernstandserhebungen in Physik vorgenommen. Verschiedenen Staatliche Seminare beklagten, dass die Aufgaben zu sehr KPK-lastig wären. Schüler, die klassisch unterrichtet wurden, würden benachteiligt. Die Idee ist ja auch einfach: da die KPK-spezifische Terminoligie selbst von studierten Normalphysikern nicht wirklich verstanden wird, scheitern die Schulen, die klassisch unterrichten. Was dann die Überlegenheit des KPK belegt. So einfach kann’s gehen. Daraufhin veranlasste die DPG das Gutachten.

    Die Diskussionen nach der Veröffentlichung des DPG-Gutachtens kreisen nun leider wieder um die Frage, wie valide denn nun die Impulsströme sind. Auch wenn ich z.B. J. Schüth im wesentlichen zustimme, bin ich doch der Meinung, dass das DPG-Gutachten Recht hat. Aber selbst wenn dies nicht der Fall sein sollte, allein die Diskussionen hier im Forum zeigen, dass Impulsströme konzeptionell viel zu kompliziert sind, um als didaktisches Gerüst für die Mittelstufe fungieren zu können. Satt Pyhsik zu verstehen, lernen die Kinder eine Art physikalische Garmmatik auswendig, mit der sie dann fleißig rechnen können. Insofern trifft das Fazit des DGP-Gutachtens dann doch den Nagel auf den Kopf und die Empfehlung, den KPK nicht einzusetzen, ist richtig.

    Anm.: Es entsteht der Eindruck, dass das theoretische Fundament des KPK, die Impulsströme, als eine Art neue Physik verkauft wird. Aber es ist nichts wirklich Neues darin, keine bisher unverstandene Experimente, die auf einmal erklärbar werden, keine neuen Teilchen werden postuliert, keinen Erklärung für die Dunkle Materie geliefert. Das Ganze ist vor allem ein alternativer Blick auf die klassische Physik. Also immer mit der Ruhe, bitte. Einen Nobelpreis gibt’s nicht in dieser Liga.

    • #78 Stefan Vinzelberg
      29. Mai 2013

      Dem Schluss, die Impulsströme seien konzeptionell zu kompliziert, kann ich nicht folgen. Die Diskussionen hier und an anderen Stellen zeigen vielmehr, dass die ganze klassische Physik beim genaueren Nachdenken gar nicht so einfach ist. Aus eigener Erfahrung kann ich sagen, dass ich es mindestens als genauso große Willkür empfand, die Newtonschen Gesetze vorgesetzt zu bekommen (statt der “KPK-Grammatik”). Actio=Reactio hatte ich nicht verstanden, bis ich in der Physikvorlesung in Karlsruhe etwas vom Impulsstrom gehört hatte. Danach hatte ich damit kein Problem mehr. Vorher war mir das ganze Konzept der “Kraft” einfach obskur.
      Nein, man lernt im KPK mehr als nur irgendeine Grammatik. Man lernt Zusammenhänge wie z.B. das Strom-Antrieb-Konzept, die nicht auf einen Teilbereich der Physik beschränkt sondern weitgehend universell sind. Man lernt den Umgang mit Strömen und Dichten, man lernt von vorne herein Energie und Impuls als wichtige Grundgröße kennen. Und man verzichtet ganz bewusst darauf, an jeder Stelle ein vermeintlich “erklärendes” mikroskopisch-mechanisches Bild mit kleinen Teilchen anzubieten, dass man spätestens bei Einführung der Quantentheorie wieder kaputtschlagen muss. Viele Dinge im KPK sind wohl durchdacht und viele Kritik daran erscheint mir recht oberflächlich.

  72. #79 Werner Maurer
    Flurlingen
    29. Mai 2013

    Soll man an deutschen Gymnasien einen alternativen Physikkurs zulassen oder nicht? Diese Frage kann ich nicht beantworten, weil ich weder an einem Gymnasium unterrichte, noch in Deutschland wohne. In der Schweiz haben wir für die Berufsmaturitätsschulen einen eigenen Kurs geschrieben. Und auch bei uns gibt es Intrigen dagegen. Zum Glück haben wir 26 Kantone. Da bleibt die Vielfalt gewahrt.
    Ich habe mich nur gegen das Gutachten gewehrt, das einerseits dem KPK Dinge unterstellt, die so nicht wahr sind, und sich andererseits zu den Grundlagen der Physik äussert, als ob die Physik eine Religion wäre (Impulsströme haben im Gebäude der Physik keinen Platz). ¨Die erläuternden Bemerkungen lassen wir wohl besser weg.
    Das, was in konventionellen Physikkursen so alles erzählt wird, ist aber eine zweite, weit tristere Geschichte. Vor etwa zwanzig Jahren hätte ich eine ganze Klasse zum Essen eingeladen, wenn sie mir ein deutsches Physikbuch für Ingenieure gezeigt hätten, in dem das Wechselwirkungsprinzip korrekt erklärt wird.
    Ich habe nun meinen Vortrag, den ich nächsten Freitag in Karlsruhe halten werde, auf Video aufgezeichnet. Da zeige ich einerseits, wie fehlerhaft gewisse Bücher geschrieben sind. Andererseits zeige ich, wie viel man mit dem systemdynamischen Ansatz machen kann. Einen Nobelpreis erwarte ich dafür nicht (den Frak habe ich verschenkt): http://www.youtube.com/watch?v=0e94XnsJRro

  73. #80 zracki
    29. Mai 2013

    @ Stefan Vinzelberg

    Ich glaube dass es einfach sinnlos ist zu fragen, wie der Impuls in die Platte kommt (im Gegensatz zur Energie), da es nicht möglich ist den Impuls als strömende Größe aufzufassen ohne die Zerlegbarkeit des Impulsstromes in Dichte mal Geschwindigkeit. Denn nur aufgrund dieser ist die Schlussfolgerung

    (Größe in Vol hat sich vermehrt) -> (es muss zuvor in unmittelbarer Nähe von Vol diese Größe lokalisiert gewesen sein)

    möglich. Diese Schlussfolgerung ist es, was meiner Ansicht nach eine „strömende Größe“ ausmacht. Die Tatsache dass diese Schlussfolgerung für die Energie gilt, nicht aber den Impuls, versuche ich unten in S.3 des PDF darzustellen.
    Die Frage wie der Impuls in die Platte kommt, entsteht überhaupt erst durch das Strömungsbild, dass aber hier nicht angewandt werden darf.

    Im Falle eines Gleichstromkreises ist die Ladungsdichte der Leitungselektronen ungleich 0, nur wird sie kompensiert durch die entgegengesetzte Ladungsdichte der stationären Metallionen, so dass der Leiter von außen als neutral erscheint.

    • #81 Stefan Vinzelberg
      29. Mai 2013

      Vielen Dank für die Erläuterungen. Ich muss sagen, die Diskussionen hier sind deutlich hilfreicher als die oberflächlichen Kommentare der DPG-Gutachter. Gut, wir haben dann also die Situation, dass in der Platte zunächst kein Impuls ist und auch nicht in der Umgebung der Platte. Nach Loslassen “entsteht” dort plötzlich Impuls. Nun wissen wir aber, dass Impuls eine Erhaltungsgröße ist, also nicht einfach irgendwo entstehen kann. An anderer Stelle (nämlich an der weit entfernten Platte, an der “die “Gegenkraft wirkt”) verschwindet dieser Impuls. Irgendwie tauschen die beiden also instantan(!) Impuls über eine endliche Strecke aus (also auch mit einer unendlichen Geschwindigkeit).
      Sie sind bereit diese “Kröte zu schlucken”, andere sind bereit, Ströme zu akzeptieren auch ohne dass man eine Strömungsgeschwindigkeit angeben kann. Ich bin der Ansicht, letztlich sind all diese Bilder und Modelle, die wir machen, ob Kraft, ob Strom, nicht perfekt und führen an irgend einer Stelle dazu, dass man “eine Kröte schlucken muss”.

  74. #82 zracki
    29. Mai 2013

    Nochmals @ Stefan Vinzelberg

    Ihre erste Frage formuliert eigentlich gerade einen meiner Kritikpunkte am Impulsstrombild:
    Wie kann etwas, dessen Dichte außerhalb eines Körpers 0 ist, in diesen hineinströmen und sich dort ansammeln?
    Der geladene Plattenkondensator aus dem PDF kann dabei auch ersetzt werden durch einen ungeladenen Plattenkondensator, in den einfach eine Feder eingespannt wird.
    Weiterer Kritikpunkt ist dann folgender: Obwohl der KPK eine weitgehende Analogie zwischen Energie und Impuls betont, kann die in der Frage formulierte Situation für die Energie gerade nicht auftreten, die Energie verhält sich in dieser Hinsicht tatsächlich wie eine materielle Strömung.

    Zum stromtragenden neutralen Leiter: Es existieren verschiedene Ladungsträger, hier speziell Elektronen und Metallionen. Die Einführung verschiedener Impulssorten erweist sich bei Berücksichtigung des Kovarianzprinzips dagegen als unmöglich. Dies wird im zweiten Teil des PDF gezeigt.

  75. #83 Christian Gapp
    Bonn
    30. Mai 2013

    @Werner Maurer: An didaktischer Vielfalt besteht in den deutschen Bundesländern wirklich kein Mangel. Im Gegenteil; die Bildungspolitik ist einer der wenigen Bereiche, in denen sich der Föderalismus heute noch voll austoben kann. Sehr zum Nachteil der Schüler, für die es oft schwer ist, auf andere Schulen zu wechseln, wenn die Familie in ein anderes Bundesland umziehen muss. Und es geht so gut wie nie um die Verbesserung pädagogischer Standards, obwolh das natürlich alle behaupten, sondern um bestimmte politische Vorlieben, die kräftig von den in Deutschland sehr einflussreichen Eltern(organisationen) mit geprägt werden. Und die sind tendenziell konservativ.

    Deutschland ist leider immer noch ein Land von Prinzipienreitern, anderweitig besser bekannt als Ideologen. Wenn pädagogische Ziele definiert werden, dann ist meist immer das Große-Ganze im Blick; Weltrettung und/oder das lebenslange Glück der eigenen Kinder, mindestens. Die Kinder sollen nicht zum eigenständigen Denken befähigt werden, sondern zum “richtigen”. Großer Unterschied. “Richtig” kann heissen “karrierefördernd” (die liberale bis konservative Haltung) oder “kritisch (die wertkonservative bis linke Haltung). Siehe hier- Gentechniklabore an niedersächsischen Schulen wurden geschlossen, nachdem Rot-Grün an die Macht gewählt wurde:
    http://www.sueddeutsche.de/bildung/rot-gruen-kippt-gentechnik-projekt-an-schulen-laestiges-labor-1.1627021

    Statt den Schülern, pardon: SchülerInnen, die Möglichkeit zu geben, selbst parktische Laborerfahrungen mit gentechnischen Methoden zu sammeln und sich eine eigene Meinung zu bilden, wird ab sofort nur noch Literatur verteilt, die den richtigen Blickwinkel vermittelt. Vegleicht man solche ideologischen Vorgehensweisen mit dem KPK, dann muss ich leider sagen, dass die Verteter des KPK meiner Ansicht nach belegbar wie Ideologen auftreten (s. meine vorherigen Posts). Seit 2001 liegt beispielsweise die schon erwähnte Untersuchung von Starauschek vor, die den KPK nicht auszeichnet… und die KPKler haben darauf nicht reagiert. Sie wiederholen seitdem nur immer wieder ihre seit dem MNU-Treffen 1998 sattsam bekannten Argumente. In Herrmanns Schreiben an die DPG bzgl. des Gutachtens steht im wesentlichen das, was er schon 1998 geschrieben hatte. Der KPK-Ansatz ist ja durchaus interessant, allerdings ist es bemerkenswert, wie kritikunfähig die KPKler sind. Im Gegenzug schreien sie jedoch immer wieder “Zensur”. Nach 2001 hätten sie, ganz pragmatisch, ihren Kurs mal überarbeiten können. Stattdessen setzten sie weiterhin auf Überzeugungsarbeit.

    Herr Maurer, ich stimme Ihnen durchaus zu, dass die Vermittlung von Physik oft Fehler enthält oder Konzepte beschreibt, die für Neulinge alles andere als eingängig sind. Da hatte ich im letzten Jahr sogar mal (einen noch nicht ganz abgeschlossenen) Disput mit dem Dorn-Bader-Verlag bzgl. der Relativitätstheorie (http://www.mind-the-gapp.de/physics/index.htm). Allerdings heisst dies im Umkehrschluss nicht, dass alles besser ist,was anders ist als das, was derzeit standardmäßig gelehrt wird.
    Zu Ihrem Video: Leider fangen Sie mit dem Gerthsen an. Dieses Lehrbuch hatte ich schon 1979, als ich zu studieren anfing, vor allem als Nachschlagewerk/Formelsammlung empfunden, nicht als vorlesungsbegleitendes Lehrbuch. Gucken Sie sich doch lieber mal den Walker an (Principles of Physics; international student version).

    Um wieder zur Schule zurück zu kommen: Was soll eigentlich vermittelt werden? In diesem Zusammenhang ist ein Quarks & Co. Beitrag ausgesprochen aufschlussreich, der untersucht, was denn eigentlich nachhaltig von der Schule hängen bleibt. 15-25 Jahre nach Schulschluss mussten Erwachsene Klassenarbeiten schreiben, Niveau Klasse 9, in Deutsch und Mathe. Das Ergebins ist aufschlussreich – und wirklich lustig:
    http://gffstream-0.vo.llnwd.net/c1/m/1283277600/quarks/wdr_fernsehen_quarks_und_co_20100831.mp4
    Ich frage Sie: was bedeutet denn das für eine pädagogische Neuausrichtung in Physik?-)

    • #84 Stefan Vinzelberg
      30. Mai 2013

      Den “KPKlern” Prinzipienreiterei vorzuwerfen halte ich nun für etwas daneben. Vielmehr verteidigt doch gerade mit der DPG-Aktion eine Gruppe von “etablierten” Physikern vehement die eine Denkweise über Physik, die sie selbst kennengelernt hat, und die deshalb “richtig” sein muss. Die ganze Rhetorik des Gutachtens ist nicht auf ein “didaktisch sinnvoll oder nicht” ausgelegt, sondern auf “richtig oder falsch”.
      Auch Ihre Anmerkung zu den “subversiven Elementen” möchte ich nicht gerne so unkommentiert lassen. Herrmann hat festgestellt, dass es “subversive Elemente” gibt. Sie machen daraus: “Kritiker des KPK seien VOR ALLEM “subversive Elemente”. Ich glaube nicht, dass konstruktive Kritik bei den KPKlern so abgetan wird. Allerdings ist es wohl eine bedauernswerte Tatsache, dass einige KPK-Kritiker, vorsichtig ausgedrückt, auch etwas “emotional angespannt” dieser anderen Physiksichtweise gegenüberstehen. Wie erklärt man sonst eine email mit dem Inhalt: “Möge dieses Gutachten dazu beitragen, dem KPK den Todesstoß zu versetzen”. Verdient das nicht das Attribut “subversiv”?
      Ich finde es bedauerlich, wenn eine Seite versucht, den KPK durch die Schulinstitutionen durchzudrücken und Lehrer, die ihn nicht mögen, sich unter Druck gesetzt fühlen. Die Reaktion darauf darf aber meiner Meinung nach nicht darin bestehen, die DPG mittels einer “Allianz der Willigen” im Vorstand zu missbrauchen, ein Schulbuch “abzuschießen”. Schlimmer noch, dass dies mit einem sprachlich und inhaltlich so mangelhaften Gutachten und im Namen aller DPG -Mitglieder geschieht.

  76. #85 zracki
    30. Mai 2013

    Bzgl. der scheinbar instantanen Fernwirkung:
    Ich vermute dass es sich um eine der vielen Varianten vermeindlicher Überlichtgeschwindigkeit handelt, wie zum Beispiel der überlichtschnelle Lichtpunkt eines rotierenden Lasers auf einem weit entfernten Schirm von der Laserabgewandten Seite betrachtet.
    Wenn man aber die Forderung nach Darstellbarkeit als Dichte mal Geschwindigkeit aufgibt, folgt dann nicht auch dass eine Beschreibung dieses Lichtpunktes als überlichtschnelles Energiepaket zulässig ist?

    Bzgl. der emotionalen Note dieser ganzen Vorgänge:
    Bitte vergessen Sie hierbei nicht dass Prof. Herrmann seit Jahren sinngemäß die Unterrichtsinhalte „traditioneller“ Physiklehrer als Karteileichen und Altlasten tituliert, sie auch noch symbolisch „entsorgt“.

    • #86 Stefan Vinzelberg
      30. Mai 2013

      Nun, wenn man dem Impuls eine solche scheinbare Überlichtgeschwindigkeit erlaubt (ich kenne sie unter dem Begriff “kinematische Überlichtgeschwindigkeit”), warum dann nicht auch dem Impulsstrom? Ich denke, beides führt zu nichts. Es scheint eine der Stellen zu sein, wo unser Konzept der Geschwindigkeit versagt.
      Nochmal zum elektrischen Strom. In der Gleichung LL II (28,3) steht als strömende Größe “elektrische Ladung” und dann deren Stromdichte j_el (die ja auch in den Maxwellschen Gleichungen vorkommt). Es hilft nun aber nichts: im Gleichstromkreis ist die el-Ladungsdichte=0. Wenn man stattdessen nun rho_el als etwas anderes interpretieren möchte, nämlich z.B. als “Dichte beweglicher Ladungsträger”, dann muss man sich auch sehr genau Gedanken machen, was das für die so definierte Stromdichte bedeutet. Das ist dann auch nicht mehr nur die Ladungsstromdichte, sondern eine unbequeme Verquickung einer Ladungs- und einer Stoffmengen (“Teilchen”-)Strömung. Von der steht in den Maxwellgleichungen nichts.
      Wenn man j_el als Stromdichte der physikalischen Größe “Ladung” ansieht (was die gängige Interpretation ist), dann wird wegen rho_el=0 die Interpretation von v schwierig.
      Ich gebe zu, es gehört eine Menge Überwindung dazu, einen Strom zu akzeptieren, in dem die Dichte dessen, was strömt, 0 ist, aber das scheint mir hier als das kleinere Übel. Vielleicht sollte man sich fragen, ob man vielleicht eine zu enge Vorstellung von dem hat, was strömt. Hand aufs Herz, wer denkt nicht bei dem elektrischen Strom an die kleinen Kügelchen mit aufgedrucktem Minuszeichen (bekannt aus jedem Physikbuch). Dann kann man trefflich v als “Driftgeschwindigkeit” interpretieren. Dass dieses Bild falsch ist, weiß eigentlich auch jeder. Elektronen sind keine “Teilchen”, sie sind über den ganzen Festkörper ausgedehnt (wie sieht bei solchen Objekten der Ladungstransport aus? Kann man dafür eine Geschwindigkeit definieren?) Trotzdem hängen wir so sehr an diesem “Teilchen”-Bild, dass wir sogar Konzepte einführen wie “effektive Massen”, die u.U. auch negativ werden können, bloß um dieses Bild zu retten.

  77. #87 Christian Gapp
    immer noch Bonn
    30. Mai 2013

    @Stefan Vinzelberg: Sie drücken sich wirklich lustig aus:
    “Dem Schluss, die Impulsströme seien konzeptionell zu kompliziert, kann ich nicht folgen. Die Diskussionen hier und an anderen Stellen zeigen vielmehr, dass die ganze klassische Physik beim genaueren Nachdenken gar nicht so einfach ist.”
    Sie sagen also – verstehe ich das richtig? – die physikalische Welt der Mechanik ist nunmal fürchterlich kompliziert, da kann man nichts machen, die ist nicht reduzibel, also bleibt nichts anderes übrig, als in der Mittelstufe physikalische Grundlagen mit Hilfe von Tensoren einzuführen. Nun, ich weiss, von Tensoren steht im KPK erst mal nichts, aber implizit, siehe die Diskussionen hier, sind sie da. Und das ist das didaktische Problem. Vergessen wir mal nicht, worum es hier eigentlich geht: es geht um Physikunterricht in der Mittelstufe, nicht die Ausformulierung der naturphilosophischen Grundlagen der Physik in allen Details.

    Das Problem bei der Vermittlung von Physik ist leicht zu beschreiben: Die Physik ist als die grundlegendste Naturwissenschaft für elementare “Welterklärungen” zuständig, und die Menschen sind begierig zu wissen, was sie zu sagen hat. Dummerweise ist die Physik nur mathematisch zu verstehen – Relativitätstheorie, Raumkrümmung, Quantenmechanik, Stringtherorie, … Nur die wenigsten Menschen, deutlich weniger als 1% der Bevölkerung, haben überhaupt die Begabung, die Theorien wirklich verstehen und die Zeit, sich mit solchen Fragen beschäftigen zu können. Weltweit vielleicht nur 100-200 Menschen werden derzeit überhapt in der Lage sein, Diskussionen wie die über Quantum-Loop-Theorien nicht nur folgen, sonder aktiv mit gestalten zu können. Aufgabe der Physikdidaktik ist es daher, physikalische Sachverhalte ohne allzu große inhaltliche Verzerrungen, allgemeinverständlich darzustellen. Dies führt mich zu meinem Hauptkritikpunkt am KPK: Wieso zum Geier haben die sich ausgerechnet einen Zugang für Mittelstufler ausgewählt, der grundsätzlich tensorielles Verständnis erfordert, also einen Zugang, der konzeptionell nur ausgesprochen simplifiziert an 14-15jährige vermittelt werden kann? Das ist Simplifizierung der Simplifizierzung.

    Die positiven Erfahrungen in Karlsruhe, die Sie als Student gemacht haben, will ich weder kleinreden noch hinterfragen. Meine Erfahrung ist, dass man ein und denselben physikalischen Sachverhalt am besten versteht, indem man ihn von verschiedenen Ansätzen heraus angeht. Dass Sie mit actio = reactio nichts anfangen konnten, spricht also nicht gegen Sie, sondern höchstens gegen ihre Physiklehrer; ich hatte da in meiner Schulzeit mehr Glück. Sie haben auch völlig Recht: Newton hat, als Kind seiner Zeit, Kategorien verwendet, die er für angebracht hielt: Axiome. Die KPKler wählten denselben Weg. Nur: seit Newton haben wir gelernt, dass der axiomatische Zugang nichts für die Physik ist, warum also wieder damit anfangen? Mit seiner axiomatischen Herangehensweise katapultiert sich der KPK mal eben zurück ins frühe 18. Jahrhundert.

    Sie schrieben zuletzt:
    “Ich finde es bedauerlich, wenn eine Seite versucht, den KPK durch die Schulinstitutionen durchzudrücken und Lehrer, die ihn nicht mögen, sich unter Druck gesetzt fühlen. Die Reaktion darauf darf aber meiner Meinung nach nicht darin bestehen, die DPG mittels einer ‘Allianz der Willigen’ im Vorstand zu missbrauchen, ein Schulbuch ‘abzuschießen’.”
    Wenn die Geschichte erst seit 5-6 Jahren köcheln würde, würde ich Ihnen Recht geben. Aber wir sprechen hier über Jahrzehnte. Vor etwa zehn Jahren, als ich zum ersten Mal vom KPK hörte (wahrscheinlich ist es etwas länger her), war ich zunächst begeistert, dann schnell entsetzt, wie die KPK-Protagonisten versuchten, ihren Standpunkt durchzudrücken, obwohl nichts für die höhere didaktische Effizienz ihres Kurses sprach. Wie zuvor schon ausgeführt, hatten die Kritiker des KPK immer wieder die Diskussion mit dem KPK geführt, u.a. KPK/MNU 1998. Allerdings haben die KPKler nie auch nur in Ansätzen erkennbar versucht, konstruktive Kritik in ihre Kurskonzeption einfließen zu lassen. Als dann Ende 2011 die Lernstandserhebung in B-W KPK-lastg zu sein schien, eskaliertedie Lage. Das Gutachten der DPG hätte es wohl nie gegeben, wenn die KPKler kooperativer gewesen wären.

    • #88 Stefan Vinzelberg
      30. Mai 2013

      Nein, Sie verstehen mich leider nicht ganz richtig. Im Gutachten wird KPK-Physik für “falsch” erklärt. Wie die Diskussionen hier und anderswo zeigen, sind die Dinge FÜR UNS GESTANDENE PHYSIKER weder im KPK noch in der traditionellen Herangehensweise bei tiefergehender Betrachtung trivial. Z.B. entweder man schluckt die Probleme einer Fernwirkungstheorie oder akzeptiert Ströme, auch wenn die Dichten verschwinden. All diese Modelle haben Grenzen.
      Sie (und andere) urteilen mir zu sehr aus Ihrer persönlichen Sicht, statt sich in die Lage eines Schülers zu versetzen. Ich glaube kaum, dass irgendein nach dem KPK unterrichteter Schüler etwas von der Tensorproblematik bemerkt. Ebenso mögen viele traditionell unterrichtete Newton “einfach so schlucken”, ohne die “Sollbruchstellen” dieser Theorie zu bemerken.
      Wenn ich durch Ihre Posts schaue ist mir unklar, was eigentlich Ihr Anliegen ist (außer dass Sie den KPK nicht mögen). Ich glaube auch, dass selbst die meisten traditionell unterrichtenden Physiklehrer Ihre didaktischen Ansichten nicht teilen. Ich sprach eingangs davon, dass man neue physikalische Begriffe am besten nicht “vom Himmel fallen lässt”, sondern anschaulich auf Bekanntes und am besten auf erlebbare Phänomene zurückführt. Sie lehnten das ab und verwiesen auf eine (zweifellos interessante) Untersuchung, nach der anscheinend zuviel Zeit mit Experimenten “vertrödelt” wird. Was hat das damit zu tun? Ich brauche keine Experimente, um einen physikalischen Begriff anschaulich zu motivieren. Sie sprechen sich gegen allzuviel Anschaulichkeit in der Mathematik aus, da man dort das formale Manipulieren mathematischer Objekte einüben soll (stimme ich zu). Dann wiederum unterstellen Sie dem KPK (und Newton) “Axiomatik”, die gefällt Ihnen also auch nicht. Auf konkrete Fragen, wie Sie denn die Entropie einführen würden, antworten Sie “gar nicht”, und Mittelstufenphysik sei verzichtbar. Jede Menge Ablehnung von allem Möglichen, aber leider noch kein positives Statement für irgendetwas.

      Zu Ihrem Kommentar, es sei eine ideologische Auseinandersetzung: Das ist teilweise richtig, ich halte es genauer für einen philosophischen Streit, und das erklärt auch die Unversöhnlichkeit beider Seiten. Auf Seiten der KPK-Gegner haben wir es mit einer Art naivem Realismus zu tun. Sie sprachen es selbst an: Die Physik wird als Welterklärungs-Disziplin” gesehen, und das bringt mit sich, dass man den physikalischen Begriffen eine “objektive Realität” zuerkennen muss (die Sprache des Gutachtens ist hier ganz eindeutig). Bei den Karlsruhern ist dagegen eher ein latenter Positivismus auszumachen. Was wirklich existiert, was “objektive Realität ist (und ob es sie überhaupt gibt), ist ein Frage für anregende Kaminabende mit philosophisch interessierten Freunden, aber man sollte sie aus der physikalischen Theoriebildung herauslassen. Kein Bild, Modell, Begriff der Physik ist “wirklich”.
      Dieser Streit ist so alt wie der KPK, wahrscheinlich älter. Ich glaube, einigen der Gutachter ist das Schul-Hickhack um den KPK egal, aber sie sehen jetzt die Gelegenheit, ihre Weltsicht durchzudrücken und “gefährliche” Ansichten wie die zum Teil in Karlsruhe gepflegten zurückzudrängen.

  78. #89 Werner Maurer
    Flurlingen
    30. Mai 2013

    Walker ist ein amerikanisches Lehrbuch und folglich besser. Aber fassen wir die Geschichte nochmals zusammen:
    1. Der Vorstand der DPG schiesst aus heiterem Himmel gegen den KPK. Das “Gutachten” ist stümperhaft strukturiert und nimmt alle Physikkurse, die Konzepte wie den Impulsstrom oder die Gibbsche Fundamentalform anwenden (also auch die Systemphysik) in Sippenhaft.
    2. Der Vorstand lädt den Beschuldigten erst auf Druck von aussen für eine Stellungnahme ein und verschickt fast gleichzeitig Briefe an die Kultusministerien und sogar nach China.
    3. Die Gutachtergruppe liefert ein Papier mit “Ergänzende Bemerkungen” nach, in dem fachlich so ziemlich alles falsch oder unverständlich ist.
    4. Als indirekt Angegriffener habe ich mit bisher 12 Videos geantworter, wobei ich nur einmal die Grenze des Anstandes und guten Geschmackes überschritten habe (was angesichts meines soziokulturellen Hintergrundes eine Leistung ist … himmuherrgotthuresichnomou).
    5. Die von uns in Winterthur aufgebaute Systemphysik basiert auf dem KPK, ist aber auf einigen Gebieten wie der systemdynamischen Modellierung weiter entwickelt worden. Zudem sind alle meine Vorlesungen öffentlich zugänglich https://home.zhaw.ch/~maur/PHSAV09_Folien/

    Weil ich lieber über die unterschiedlichsten Gebiete der Physik diskutiere als Grabenkämpfe auszutrage, werde ich nach dem Workshop in Karlsruhe dieses Thema ruhen lassen.

  79. #90 Christian Gapp
    Bonn
    30. Mai 2013

    Amerikanisch = besser?
    Interessant. Heidi Klum = gut, Dita von Teese = besser; hm, nunja, da würde ich sogar zustimmen. Wenn da nicht…

    1, Das Gutachten kam nicht aus heiterem Himmel, sondern nachdem KPKler versucht hatten, die Lernstadserhebung in Baden-Württemberg Ende 2011 in ihre Sinne zu beeinflussen.
    2. Die KPK hatten selbst ihre internationalen Vernetzungen verkündet. Daher die internationale Kommunikation der DPG.
    3. Das ist Ihre persönliche Meinung.
    4. Toll. Wie war das noch mal mit dem schweizerischen Bankgeheimnis? Und nicht vergessen: Die Schweiz ist stolzes Nichtmitglied der EU, setzt also, ohne selbst Einfluss nehmen zu können, die Direktiven der EU meist ganz brav in ihr nationales Recht um. Smart move. Life of a happy slave, I’d say…
    5. Ganz toll. Herausragend an Winterthur finde ich vo allem das http://www.fotomuseum.ch/
    Viel Spaß beim Ruhen im Graben…

  80. #91 Christian Gapp
    Bonn
    1. Juni 2013

    .. die Diskussion habe ich mit meiner sarkastischen Bemerkung doch hoffentlich nicht abgewürgt? (Verfasst nach zwei Gläsern Wein und drei Folgen “The Big Bang Theory”.)

  81. #92 zracki
    1. Juni 2013

    Egal wie man nun zum Impulsstrom steht, feststeht, dass man nicht Jahrzehnte lang Stromlinien in diverse physikalische Situationen einzeichnen kann, ohne jemals konkret zu erläutern was diese eigentlich bedeuten sollen.
    Im hydrodynamischen Fall müssen es wie in sämtlichen entsprechenden Lehrbüchern die Stromlinien des Geschwindigkeitsvektorfeldes sein. Wie die Diskussion gezeigt hat, kommen dagegen beim Impuls nur die Stromlinien des Stromdichtevektorfeldes in Frage. Diese beiden Stromlinien mögen z.B. im Flüssigkeitsfall als geometrische Linien identisch sein, haben als Kurven dennoch unterschiedliche physikalische Bedeutungen.
    Darüber hinaus stimmen die Bahnkurven von Geschwindigkeits- und Stromdichtvektorfeld noch nicht einmal mehr geometrisch überein, sobald die Flüssigkeitsdichte nicht mehr räumlich und zeitlich konstant ist.
    Nun ist im nichtstatischen Fall die Dichte des Impulses räumlich und zeitlich veränderlich. Schülern mit Hilfe von Stromlinienbildern eine Analogie zwischen Impuls und Flüssigkeit nahezulegen halte ich daher für äußerst irreführend.

    Der Umgang mit Impulsströmen stellt sich also folgendermaßen dar:

    Sie sollen gedacht werden als strömendes Fluidum, gleichzeitig darf keinesfalls nach der Strömungsgeschwindigkeit gefragt werden.

    In Analogie zur Hydrodynamik sollen Stromlinienbilder betrachtet werden, die dennoch einen völlig anderen Sinn als dort haben.

    Möchte man in Analogie zur elektrischen Ladung verschiedene Impulssorten einführen, muss sogar das Kovarianzprinzip, ein Grundfeiler der modernen Physik, außer Acht gelassen werden.

    Ein Konzept, das derart bizarre Verrenkungen nötig macht, an Schulen zu unterrichten ist doch wohl geradezu abenteuerlich.
    Da erscheint mir die Darstellung der Mechanik z.B. nach Feynman wesentlich eingängiger. Kräfte bewirken eine Änderung des Bewegungszustandes, Information/Wirkung kann sich maximal mit c ausbreiten. Die Frage warum Impuls plötzlich an einem Ort auftaucht, ohne zuvor in der Nähe gewesen zu sein entsteht dort erst gar nicht.

    Die 1998 beobachtete Tatsache, dass stets die besten Studenten und Tutoren die größten Probleme mit dem KPK haben, wurde auf dem damaligen MNU Symposium schlicht mit einem „nicht Umlernen können oder wollen“ abgetan. Dies zeugt wohl nicht unbedingt von der Bereitschaft überhaupt in irgendeiner Form auf Kritik einzugehen.
    Die Behauptung mancher KPK-Anhänger, die Mainstreamdarstellung der Mechanik (implizit damit auch die der Autoren Landau&Lifschitz und Feynman!) sei inkonsistent bzw. lückenhaft und/oder überholt, erinnert dann endgültig an die Argumentation von Einsteingegnern, deren Alternativdarstellungen natürlich ebenfalls stets ohne „unanschauliche Mathematik“ und „Formelfriedhöfe“ auskommen. Die penetrante Selbstdarstellung als verfolgte Unschuld des KPK tut ihr übriges zu diesem Gesamteindruck. So wurden bereits 2000 auch in anderen Ländern Klagen laut über die aggressiven Missionierungsversuche seitens des KPK, anschließend von Prof. Herrmann wieder umgedeutet zum feigen Angriff aus dem Hinterhalt [Reply to comments by J Strnad ‘On the Karlsruhe physics course’ F. HERRMANN Eur. J. Phys. 22, L1-L2 (2001)].

    • #93 Stefan Vinzelberg
      3. Juni 2013

      Es ist interessant, wie sich diese Diskussionen immer entwickeln. Am Anfang steht oft noch der Vorwurf der “falschen Physik” im Raum. In der Regel driftet die Diskussion aber davon weg zu didaktischen Aspekten. Nur um es nochmal ganz klar und deutlich zu machen: Ob Sie die Impulsströme mögen oder nicht, es gibt sie, und der KPK hat sie nicht erfunden. Selbst Landau-Lifshitz straft die DPG-Gutachter Lügen, in dem er ganz zwanglos den Impulsstromdichtetensor über ein offenes(!) Flächenelement integriert und beim Impulsstrom landet, dessen Dichte dann p + rho*v^2 ist. Und da sind nunmal beide Terme vorhanden, der “konvektive” und auch der ungeliebte “konduktive”, der auch im statischen Fall (v=0) nicht verschwindet, sondern einfach gleich der Kraftdichte ist.
      Aber inzwischen sprechen Sie ja auch eher über didaktische Aspekte, und das ist eigentlich ja auch gut so. Aber, wie ich schon an anderer Stelle betonte, glauben Sie, dass die Schüler sich wirklich die Fragen stellen, die Sie selber sich stellen? Ja, beim genauen Hinsehen hat das Strombild Grenzen, genau wie jedes andere Modell auch (auch das Kraftbild).
      Ich will Ihnen sagen, welche Fragen mich in der Schule beschäftigt haben: Warum lautet das 2. Newtonsche Gesetz F=m*”zweite Ableitung von x” und nicht F=4*pi*”dritte Ableitung von x”? Was soll dieser Unsinn mit “actio = reactio? Wenn ich an einem Strick eine Kiste ziehe, dann ziehe ich an der Kiste, nicht die Kiste an mir!
      Wenn es wirklich so ist, dass jeder Körper, auf den eine Kraft wirkt, eine gleich große Gegenkraft ausübt, und die Erde sich z.B. entschließt, eine Kraft von F auf den Mond auszuüben, wie kann der Mond dann instantan(!) davon Kenntnis bekommen, um auch ja genau mit der gleichen Kraft F zurückzuziehen?
      Ich glaube kaum, dass KPK-Schüler sich Gedanken um kovariante Formulierung machen oder um Stromlinien eines Vektorfeldes. Sie, als traditionell erzogener Physiker, machen sich diese Gedanken. Wenn Sie die Antwort interessiert, so ist der Beitrag von Strunk und Rincke (auf der KPK-Seite verlinkt) eine sehr gute Quelle.

  82. #94 Werner Maurer
    Flurlingen
    2. Juni 2013

    @Christian Gapp: nicht drei Gläser und zwei Folgen?
    Ich bin nun von Karlsruhe zurück und habe ganz zerstochene Finger von dem zweitägigen Voodoo-Zauber. Aber was ich gehört habe, ist doch ziemlich bedenklich. Die Präsidentin der DPG, Frau Prof. Dr. Stachel, soll Briefe an die europäische und sogar an die chinesische physikalische Gesellschaft mit einer eindringlichen Warnung vor dem KPK verschickt haben. Ein weiterer Brief soll sie an den Aulis-Verlag geschrieben haben, worauf dieser den KPK aus dem Programm gestrichen hat. Zum Glück lebe ich in der sicheren Schweiz mit der besten Armee der Welt und dem nicht zu knackenden Bankgeheimnis.

  83. #95 Christian Gapp
    Bonn
    2. Juni 2013

    Zwei, drei, wer weiss das schon so genau, dafür gibts ja die Unschärferelation als Universalentschuldigung!

    In Karlsruhe wurden also Stachel-Voodoo-Puppen verteilt? Interessant. Es wundert mich nicht, dass die DPG angeblich warnende Brief an andere physikalische Organisationen geschickt hat. Das halte ich sogar für ihre Aufgabe. Gab es bei dem Workshop denn überhaupt Teilnehmer, die den KPK kritisierten, oder war man sich im Wundenlecken einig? Stellte jemand die Frage, was können wir im KPK ändern und verbessern? Wenn es so massiven Widerstand gibt, was haben wir denn falsch gemacht? Der Titel des einführenden Vortrags von Herrmann aus dem Programm (http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/tagungen/didaktikworkshop13/programm13.pdf) erweckt für mich dahingegen den Eindruck einer ausgesprochen arroganten Grundhaltung: “Zur Beziehung zwischen Theorie und Realität – Wohlwollender Versuch einer Analyse der Probleme der KPK-Kritiker”. Das Problem haben also die Kritiker, im KPK ist alles toll.

    Wie schon in dem Protokoll der KPK/MNU-Veranstaltung von 1998 nachzulesen (#77, #87), wurde auf Kritik immer wieder besserwisserisch reagiert. Selbst die Entgegenung auf das DPG-Gutachten, das auf der KPK-Site steht, wiederholt eigentlich nur die längst bekannten Standpunkte und geht nicht wirklich auf die Argumente des Gutachtens ein. Das ist alles sehr schade, weil es wirklich wichtig und dringend ist, Interesse für Physik zu wecken und wach zu halten. Und seit Jahren führen wir in Deutschland eine ideologische Grundsatzdebatte um den KPK. Das ist wirklich erstaunlich.

    • #96 Stefan Vinzelberg
      2. Juni 2013

      Lieber Herr Gapp, zu Ihrer ersten Frage kann ich antworten: Es gab durchaus auch kritische Bemerkungen zum KPK, allerdings wenige. Von den “scharfen Kritikern” ließ sich leider niemand blicken, trotz ausdrücklicher Einladung. Ich hätte mich auch z.B. über Ihre Teilnahme gefreut, aber die lange Anreise entschuldigt Sie natürlich. Sie hätten dann weniger spekulieren müssen, z.B. auch über die “arrogante Grundhaltung”. Nein, der Workshop war sehr stark durchdrungen von der Frage, warum beide Seiten sich nicht verstehen, und Herr Herrmanns Beitrag war dazu wirklich hilfreich, in keiner Weise besserwisserisch oder sonst wie aus einer “erhabenen” Position heraus präsentiert. Sie dürfen aber auch nicht davon ausgehen, dass alle KPK-Befürworter sich säckeweise Asche aufs Haupt gestreut haben und nun zur DPG-Lehre zurückkehren.
      Für mich sehr lehrreich war das Zusammentreffen mit Praktikern, also Leuten, die tagtäglich im Unterricht nach dem KPK lehren, z.T. umgelernt haben, z.T. Kollegen haben, die nicht KPK machen usw. Ich konnte intensiv mit diesen Leuten über die Dinge sprechen, über die Sie und auch viele andere hier im Blog nur spekulieren: die angeblichen Verständnisprobleme, Anschlussfähigkeit uvm.
      Sie alle, auch die DPG-Gutachter, urteilen aus Ihrer eigenen Sichtweise, projizieren Ihre eigenen Verständnisprobleme mit dem KPK auf die Schüler. Die haben diese Probleme aber gar nicht. Da alle Schüler in BW durchs Zentralabitur müssen, müssen die KPK-Lehrern sogar für “Anschluss” sorgen: In den letzten 2 Stunden des Schuljahres wird anhand von konkreten Beispielen die Impulsstrom- und die Kraft-Sichtweise Seite an Seite gestellt, diskutiert, für welche Probleme die eine oder die andere Sichtweise besser geeignet ist und fertig! Urteil des Schulleiters des (preisgekrönten) Gymnasiums in Marbach: “Lehrer happy, Schüler happy, Eltern happy”. Bericht aus Wörth: früher nur 1, jetzt immer 2 Physik-Leistungskurse, deutlich gestiegener Anteil an Schülern, die in MINT-Studiengänge gehen. Wichtig: Wer nicht nach KPK unterrichten will, muss auch nicht. Aber man freut sich über jeden, der es ausprobiert. Ein Lehrer erzählte mir, dass es keine Probleme gibt, wenn er eine Klasse von einem nicht-KPK-Kollegen übernimmt und umgekehrt auch nicht.
      Wie kann das sein? Das darf doch nach DPG und all den Spekulationen über “isolierte Begriffswelt”, “mangende Anschlussfähigkeit” überhaupt nicht sein! Tja, auch im Leben gilt: “Experiment siegt über Theorie”.

      Was die Entgegnung aufs DPG-Gutachten angeht, ja, die wiederholt nur bekannte Standpunkte. Weil auch das DPG-Gutachten nur “olle Kamellen” präsentiert. Eigentlich ist schon alles x-Mal durchgekaut, aber “noch nicht von jedem.

  84. #97 zracki
    3. Juni 2013

    Dass ich es als traditionell “erzogener” Physiker wage, von diesem zwar „nur“ traditionellen aber dennoch äußerst erfolgreichen Standpunkt aus einen Blick auf eine selbsternannte Rettung des Physikunterrichts zu werfen, mögen Sie mir bitte verzeihen.
    Das Argument, an der Schule gelehrte Konzepte müssten nicht physikalisch stringent sein da die Schüler ohnehin unfähig seien zu tiefergehenden Überlegungen, ist derart herablassend dass ich mir einen Kommentar dazu spare.
    Den Vorwurf der falschen/überholten Physik hat der KPK in bester Snakeoil-Salesman-Manier selbst gegenüber der traditionellen Darstellung in den Raum gestellt, um die Notwendigkeit einer „didaktischen Revolution“ zu suggerieren. Dass in Lehrerbegleitheften und sonstigen Veröffentlichungen des KPK ein durch nichts belegtes apokalyptisches Drohgemälde für den Physikunterricht an die Wand gemalt wird, falls nicht umgehend flächendeckend der KPK gelehrt wird, sei nur hier nur angemerkt.
    Die emotional aufgeladene Stimmung hat ebenfalls alleine der KPK zu verantworten. Anscheinend soll man auch noch dankbar sein für den Vorwurf, Schüler mit Karteileichen und Altlasten zu quälen, bzw. wenn einem nach fortgesetzter Renitenz Bequemlichkeit, Denkfaulheit und Autoritätsgläubigkeit attestiert wird.

    Zum fachlichen:
    Im für die Statik maßgeblichen Band VII von Landau&Lifschitz fällt kein einziges Mal das Wort Impulsstrom. Abgesehen davon erscheint es eher verzweifelt, wenn anstatt eigener physikalisch stringenter Darlegungen einzelne, aus dem Zusammenhang gerissene Satzfragmente bemüht werden. Jemand der angetreten ist, „alte Zöpfe abzuschneiden“ sollte doch wohl nicht die Hilfe von teilweise hundert Jahre alten Schriften (siehe Planck) nötig haben. Das trifft auch zu auf den Beitrag von Strunk und Rincke (die Tatsache dass Prof. Strunk es nicht für nötig befindet, seine enge Beziehung zum KPK zu erwähnen mag ich hier nicht weiter verfolgen).
    „Grenzen des Kraftbildes“ ? Innerhalb der klassischen Elektrodynamik kenne ich nur das Problem der singulären Eigenenergie, das in auch in Landau&Lifschitz II an 2 Stellen explizit angesprochen wird. Die Tatsache dass der Begriff der Bahn im atomaren Bereich seine Gültigkeit verliert, kann nicht ernsthaft als Begründung dafür herhalten, sämtliche Gebiete der Physik mit Gewalt in eine Einheitsschablone zu pressen. Wenn dann auch noch behauptet wird, die Darlegungen in Landau&Lifschitz II und Feynman II enthielten implizit Fernwirkungen, scheint eine weitere Diskussion sinnlos.

    • #98 Stefan Vinzelberg
      3. Juni 2013

      Es missfällt mir, wie Sie mir Dinge in den Mund legen, die letztlich Ihre eigene Interpretation sind. Der KPK ist “physikalisch stringent”, in dem Sinne, wie es eine physikalische Theorie überhaupt sein kann. Etwas anderes würde ich für den Schulunterricht nicht akzeptieren. Ich mache aber auf Grenzen der Bilder aufmerksam, von denen wir unsere Modellvorstellungen und damit letztlich unsere physikalischen Theorien ableiten.
      Falls Sie beim Landau-Lifshitz vergeblich nach dem Impulsstrom gesucht haben sollten, hier ist er:
      http://www.physikdidaktik.uni-karlsruhe.de/publication/historische_Arbeiten/Impulsstrom_Landau_Lifshitz.pdf

  85. #99 Christian Gapp
    Bonn
    3. Juni 2013

    Lieber Herr Vinzelberg, gerne hätte ich an dem Workshop teilgenommen, allerdings spielt die Physikdidaktik in meinem Leben nicht die dominate Rolle. Zudem wäre die Veranstaltung sicherlich kontroverser verlaufen, wenn mindestens die Hälfte der ReferentInnen KPK-kritisch gewesen wäre. Die waren aber alle pro-KPK, soweit ich das ermessen kann. Eine Veranstaltung, offenbar einberufen als Reaktion auf das DPG-Gutachten. Kein Wunder also, dass keine ‘Hardcore-Kritiker’ teilnahmen. Aber man kann zumindest behaupten, sie eingeladen zu haben.

    Dass die Praxis anders aussieht, als die Theorie, ist unbestritten. Aber das spricht nicht unbedingt für den KPK. Der KPK vermittet ja kein Voodoo-Wissen. Ich weiß, dass der Herr Kollege Maurer an dieser Stelle vehement widersprechen würde, weil seine Finger derzeit von Voodoo zerstochen sind. Aber ich versichere ihm: zumindest 90% des KPK sind valide (+/- 10%), inkl. des Impulsstroms, sogar gemäß des DPG-Gutachtens; das die Idee von Impulsströmen übrigens nicht ablehnt, aber deren simplifizierende, “didaktische” KPK-Darstellung zu Recht kritisiert.

    Intelligente SchülerInnen – “Physik ist primär ein Freak-Fach…” (ein Physiklehrer in der Fachkonferenz, alle anderen nickten zustimmend) – werden immer damit zurechtkommen. Ob es ein Anschlussproblem gibt, ist empirisch schwer zu ermitteln, weil Schüler eben nun einmal unbeschriebene Blätter sind und deshalb leicht mit Dingen zurechtkommen, die Älteren Probleme bereiten – und ihnen dann später ebenfalls Kopfzerbrechen verursachen, wenn sie selbst zu den Älteren zu zählen sind. Wie aber will man das von dem ganz normalen Prozess der Erkenntinissgewinnung trennen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass über die Jahre für den Einzelnen die verschiedensten Aspekte auftauchen, die in der Schulfassung nicht vertreten waren?
    An dieser Stelle entpuppen sich die Fallstricke des KPK, weil Aussagen in dei Köpfe der Kinder hämmert, die nicht nachhaltig sind. Beispiel: “Das Vakuum ist der Träger der elektomagnetischen Wellen…”.

    • #100 Stefan Vinzelberg
      3. Juni 2013

      Zitat Herr Gapp: “…inkl. des Impulsstroms, sogar gemäß des DPG-Gutachtens; das die Idee von Impulsströmen übrigens nicht ablehnt, ..”
      Das ist schon erstaunlich: Ich zitiere hier das Gutachten, Seite 6 oben: “Es gibt diesen Strom in der Natur nicht”. Gemeint ist der Impulsstrom. Und um dem Einwand gleich zu begegnen: im Gutachten wird ja gerne von “KPK-Impulsstrom” geredet, als gäbe es verschiedene Impulsströme. Es handelt sich um den Strom, der durch Integration des Impulsstromdichtetensors über ggfs. auch offene orientierte Flächen erhalten wird, und den es laut Landau-Lifshitz und anderer Referenzen doch gibt.

      Die DPG gibt inzwischen ein geradezu jämmerliches Bild ab. Im Gutachten wird expressis verbis behauptet “Es gibt diesen Strom in der Natur nicht”. In den Ergänzungen gibt es ihn dann plötzlich doch, aber nur den über geschlossene Flächen integrierten (im Widerspruch zur Literatur, z.B. LL). Auf der Seite “Gutachterliche Stellungnahme” führt der KPK zu “experimentell nachweisbar falschen Aussagen”. Auf der Seite “Aktuell” steht, der KPK enthalte “fachliche Fehler, die ohne tiefes, weit über die Schule hinausgehendes mathematisches Verständnis nicht korrigierbar seien.” Korrigierbare Fehler? Sind es nun Fehler oder nicht?
      Am Ende wird es gehen wie mit Stiftung Warentest: x-mal verklagt, noch nie verurteilt. Leider sind im Falle “DPG gegen KPK” Staatsanwalt und Richter die gleiche Institution.
      Liebe Frau Stachel, ich wünsche Ihnen das Sie den Weg zurück noch finden.

  86. #101 zracki
    3. Juni 2013

    @ Stefan Vinzelberg

    Gemeint war speziell Band VII.

    Ich habe lediglich versucht das Konzept einer strömenden mengenartigen Größe, so wie es wohl vom Großteil der Physiker und Nichtphysiker verstanden wird, auf den Impuls anzuwenden. Falls dabei der Eindruck entstand ich versuche Ihnen Dinge in den Mund legen, so war dies ein Missverständnis für das ich mich entschuldigen möchte.

    Da ja der KPK anscheinend Grenzen der traditionellen Darstellung ausfindig gemacht hat, die z.B. den Nobelpreisträgern Feynman und Landau entgangen sind, kann man wohl nur noch den Hut ziehen und sich geschlagen geben.

  87. #102 Christian Gapp
    Bonn
    6. Juni 2013

    Das für mich Schlimmste am KPK ist das Umbiegen von Begriffen, was mehr an die beliebige Terminologie mancher Soziologen erinnert, als an empirische Physik; beispielsweise, wenn versucht wird, den Biologen die Konstruiertheit, sprich: Nichtexistenz, biologischer Geschlechter durch Sprachakrobatik beizubringen. Ein KPK-Beispiel ist die Behauptung, die moderne Fassung des Äthers als Trägermedium für elektromagnetische Wellen wäre das Vakuum. Als wenn ein Problem gelöst wäre, wenn ein Begriff durch einen anderen ersetzt würde. Dasselbe Problem besteht in der Thermodynamik wenn der umgangssprachliche Begriff Wärmemenge (wobei einfach vorausgesetzt wird, dass alle dasselbe Verständnis davon haben) mit “Entropie” gleichgesetzt wird.

    Genau diese Verwendung von Sprache, die man eigentlich nur aus bestimmten dogmatischen geisteswissenschaftichen Positionen kennt – die Sprache bestimmt das Denken und somit das Bewusstsein; deshalb gibt es ja seit neustem an der Uni Leipzg nur noch Herr/Frau Professorin- was laut SPON ausgerechnet von einem Physiker vorgeschlagen wurde – führt zu den hitzigen Debatten um den KPK. Physikalisch Neues ist ja nicht zu besichtigen; alles pure Semantik & Co. Eigentlich ist der Impulsstrom ja nichts weiter als eine Analogie, ausgehend von Plancks Bemerkung von 1908, die Herrmann so gerne zitiert:

    „Wie die Konstanz der Energie den Begriff der Energieströmung, so zieht notwendig auch die Konstanz der Bewegungsgröße den Begriff der ‘Strömung der Bewegungsgröße’, oder kürzer gesprochen: der ‘Impulsströmung’ nach sich.“

    Oder, ums frei nach Wikipedia/Kontinuitätsgleichung auszudrücken: “Von nix kommt nix”. Implusströme sind im wesentlichen eine Analogie, und der KPK legt ja Wert darauf, Analogien als didaktisches Schlüsselkonzept zu verwenden. Sie sind kein allumfassendes Prinzip zur physikalischen Weltvorstellung und führen zu begrifflichen Brüchen, wenn man sie so versteht (=> DPG-Gutachten, zracki). Man sollte Plancks Bemerkung vor allem also auch historisch einordnen.

    Sie ist ganz in der Tradition seiner ursprnglichen physikalischen Überzeugungen, dass es keine Atome gibt und die Welt auch im Kleinsten kontinuierlich ist. Nach eigenen Angaben hatte er 1900 die Quantenhypothese unter Qualen aufgestellt. Acht Jahre versuchte er wohl zu retten, was zu retten ist. Einsteins Quantenhypothese der Photonen, die die eigentliche Erklärung dafür ist, wieso sich Licht im Vakuum (seinerzeit einfach als luftleerer Raum verstanden) ausbreiten kann – es ist eben nicht die Relativitätstheorie – was in allen Konsequenzen lange nach 1904 interessanterweise gar nicht erfasst wurede.

    (Alles ist relativ http://www.heise.de/tp/artikel/38/38005/1.html und
    Wissenschaftsbegeisterte Wissenschaftskritiker http://www.heise.de/tp/artikel/38/38273/1.html)

    • #103 Stefan Vinzelberg
      9. Juni 2013

      Ja, die andere Verwendung von Begriffen und gelegentlich auch Erfindung neuer Begriffe (ist aber die Ausnahme) gehört sicher zu den Dingen, die für “KPK-Neulinge” befremdlich sind. Sie können aber sicher sein, dass diese Begriffe wohlüberlegt sind. Es gehört zum Aufgabengebiet der Didaktik herauszubekommen, welche Assoziationen, Bilder und (Fehl-)Konzepte die in der Lehre benutzten Begriffe erzeugen.
      Sie haben noch etwas Interessantes gesagt: Impulsströme seien im Wesentlichen eine Analogie und kein allumfassendes Prinzip zur physikalischen Weltvorstellung.
      Ich würde gerne “Analogie” durch “Modell” ersetzen, denn das ist eigentlich, worum es geht: Der Impulsstrom, bzw. genauer: das “Stoffmodell” ist ein Modell, in dem man sich einige “Dinge” der realen Welt wie einen Stoff vorstellt, der von A nach B fließen kann, der irgendwo “enthalten” sein kann, der geteilt werden kann usw.. Ausgehend von einem Modell leitet man physikalische Größen ab, mit denen man “Dinge” der realen Welt quantifizieren kann. Im Stoffmodell liegt die mathematische Beschreibung mit Stromdichten, Strömen, Kontinuitätsgleichung usw. nahe.
      Dann entwickelt man eine “Theorie”, also Gleichungen, die diese Größen zueinander in Beziehung setzen. Verwendet man in unterschiedlichen Teilgebieten der Physik die gleiche Begriffsstruktur (Impulsstrom in der Mechanik, Ladungsstrom in der E-Lehre, Stoffstrom in der Chemie, Entropiestrom in der Wärmelehre,…), dann liegt es nahe zu versuchen, die Gleichungen, die sich in einem Gebiet bewährt haben, auch in einem anderen Gebiet auszuprobieren. Das ist die Analogie, die im KPK gemeint ist. Widersprechen die Ergebnisse nicht dem Experiment, dann gibt einem dieses Vorgehen oft eine interessante neue Sichtweise auf Aspekte der Physik.
      Das “Teilchen” ist ebenso ein Modell und steht auf der gleichen begrifflichen Stufe, was die “Welterklärung” angeht. Auch das Teilchenmodell führt zu begrifflichen Brüchen, wie allseits bekannt ist. Es ist im Moment modern und gerade natürlich bei Teilchenphysikern und Astronomen beliebt (schauen Sie sich daraufhin nochmal die Riege der DPG-Gutachter an).
      Bei Ihrer Bemerkung, Impulsströme seinen im Wesentlichen eine Analogie, hatte ich so etwas den Eindruck, das sei so gemeint wie: “naja, das ist eigentlich nicht “das Echte”, halt nur so eine Analogie”, als ob es noch etwas anderes gäbe, einen “echten” physikalischen Beschreibungsrahmen, der zu einem allumfassenden Prinzip tauge. Ich bin da anderer Meinung und glaube insbesondere nicht, dass das Teilchenmodell in dieser Hinsicht auf einer höheren Stufe steht.
      Vielleicht ist das allumfassende Prinzip ja tatsächlich 42.
      Gruß

  88. #104 Werner Maurer
    Eygalière
    9. Juni 2013

    Ein dünner Ring rotiert um die Symmetrieachse. Wie gross ist die Zugspannung im Ring? Ich habe diese Frage auf drei Arten beantwortet. Die letzte mit den Impulsströmen schein mir die kompakteste zu sein

  89. #105 Christian Gapp
    Bonn
    9. Juni 2013

    Seufz, Herr Vinzelberg: “… Sie können aber sicher sein, dass diese Begriffe wohlüberlegt sind.” Nach langer Diskussion sind wir wieder genau da, wo viele Fachphysiker ihre Problem mit dem KPK haben: mit der behaupteten pädagogischen Überlegenheit der KPK-Begriffe. Genau das bezweifel ich, wie Sie wissen.

    Ich bestehe auch darauf, dass es sich bei den Konzepten des KPK, so wie im KPK auch nicht anders benutzt, nicht um Modelle, sondern um Analogien handelt, denn es wird immer nur auf der Ebene der äußeren Erscheinung argumentiert. Paradox ist, dass Herrmann et.al. immer wieder gerne vor “Altlasten” warnen und am liebsten alle Begrifflichkeiten ausmerzen würden, die sie für physikalische Fossilien halten. Ihr Konzept selbst beruht jedoch auf prä-quantenmechanischen Konzepten einer kontinuierlichen Physik. Ihnen ist selbst wahrscheinlich gar nicht klar, wie fossil ihre eigenen Konzepte schon sind.

    Dazu habe ich in dem MNU-Protokoll eine interessante Aussage gefuniden: ‘Prof. Bader: “Fließen” im Sinne der Kontinuitätsgleichung hieße dann Zu- und Abnahme wie bei einem Konto. Mit dieser Möglichkeit würde ich vor meine Schüler treten.’

    Bader hat da einen interessanten Punkt angesprochen; er war sich aber wohl nicht im Klaren darüber, dass diese Sichtweise aus dem 18ten Jahrundert stammt: von Ben Franklin. Der hatte sich sehr für die Einführung von Papiergeld ausgesprochen und die Rolle von Bankkonten dadurch illustriert, dass ein Konto mit Geld aufgeladen und dann wieder entladen werden könnte. Diese Beschreibung wandte er dann SPÄTER auf die Elektriziät an. Die Analogie floss somit, anders als Bader argumentierte, vom Geldwesen zur Physik, nicht umgekehrt. Inzwischen leben wir aber im 21ten Jahrhundert und zahlen die meisten Rechnungen elektronisch. Wie treffend!-)

    Schaut man sich an, wie vehement manche KPK-Recken schon seit etwa vierzig Jahren ihre Denkansätze vertreten, ohne dass die Mehrzahl der Physiker diese übernommen hätte, dann erscheint mir die Entwicklung des KPK vor allem als Versuch einer Umerziehung. Da die Physiker von den Konzepten nicht überzeugt wurden, will man den Konzepten hinten herum zum Durchbruch verhelfen, dass die nächste Generation von Physikern gleich von der Schule an die richtigen Denkkategorien lernt. Das erklärt den missionarischen Eifer mancher KPKler, aber auch, den starken Widerstand normaler Physiker (wie mir). Es geht nämlich nicht nur um die didaktisch vielleicht sinnvolle Anwendungen von Analogien, sondern in Wahrheit scheinen die KPK-Jünger von einer neuen Theorie zu träumen (# 98): ‘Der KPK ist “physikalisch stringent”, in dem Sinne, wie es eine physikalische Theorie überhaupt sein kann.’ * Buzzinga *

    Pardon, aber eine Theorie ist der KPK nun ganz sicher nicht.

    • #106 Stefan Vinzelberg
      10. Juni 2013

      Ja, in der Tat “seufz”: “Nach langer Diskussion sind wir wieder genau da, wo viele Fachphysiker ihre Problem mit dem KPK haben..”
      Sie können davon ausgehen, dass die Didaktiker eine ähnliche Meinung darüber haben, dass die Fachphysiker glauben, sie wüssten, wie Schüler ticken. Und so verliert sich auch diese Diskussion, wie viele andere, die ich geführt habe, an ganz anderer Stelle: da, wo Fachphysiker, denen die Karlsruher Konzepte fremd sind, ihre (eigenen) Probleme mit diesen Konzepten haben.
      Da wird einerseits behauptet, die KPK-Konzepte seien Mottenkiste, andrerseits wird das hohe Lied auf die Newtonsche Mechanik angestimmt, und Herr Lehn schreibt im Physikjournal: “Der traditionelle Physikunterricht zeichnet aus guten Gründen die historische Entwicklung der Physik nach”. Eine wirkliche Linie der KPK-Kritik ist nicht zu erkennen. Impulsströme werden erst als völlig falsch abgelehnt (Gutachten), dann teilweise rehabilitiert, der Begriff magnetische Ladung wird kritisiert, aber doch selbst verwendet (z.B. im Gerthsen, Herausgeber: Herr Meschede, einer der Gutachter, Ausrede: nur mit Anführungszeichen…) usw. Statt fundierter Kritik bleibt meist leider nur diffuse Mäkelei, Ausdruck des eigenen Unbehagens.
      Sie unterschätzen den Einfluss von Sprache. Hier ein paar “Eigenschaften”, die das Vakuum, der leere Raum, den wir unseren Schülern präsentieren, so haben soll (alles traditionelle Aussagen, nicht KPK): dieses “Nichts” enthält ein E-Feld, ein B-Feld, kann Impuls und Energie aufnehmen, ist polarisierbar, ionisierbar und von jeder Menge (natürlich nur virtueller)Teilchen erfüllt. Das alles ist aber “Nichts”, leerer Raum. Kein Wunder, dass viele Schüler irgendwann Asterix zitieren (die spinnen, die Physiker), und der Physik den Rücken kehren.

  90. #107 Christian Gapp
    Bonn
    9. Juni 2013

    @ Werner Maurer: Nettes Beispiel; es führt mir auch noch einmal vor Augen, warum ich forh bin, nicht wie ein Ingenieur zu denken…

    Natürlich haben sie sich ein passendes Beispiel herausgepickt. Ob die Argumentation mit Impulsströmen einfacher ist, als die erste Erklärung, kann ich so nicht wirklich beurteilen, da ich ja erst einmal den Impulsstromansatz nachvollziehen musste. Das Verhältnis Text- zu Formelmenge ist jedoch deutlich größer geworden. Mehr reden, weniger rechnen ist aber nicht unbedingt von Vorteil. Am allereinfachsten wird’s jedoch mit Zwangsbedingungen (wie bei den meisten rotierenden Bewegungen).

  91. #108 Werner Maurer
    Eygalière
    10. Juni 2013

    Mit Physiker und Ingenieur habe ich nicht konkrete Personen gemeint, sondern zwei verschiedene Vorgehensweisen charakterisiert. Leider wird vor allem an deutschsprachigen Schulen und auch Universitäten im Physikunterricht meist gar keine vollständige und widerspruchsfreie Mechanik gelehrt. Das ist auch nicht notwendig, weil in der heutigen Physik weder Kräfte (im Sinne der klassischen Mechanik) noch Beschleunigung vorkommen. Aber dass die gleichen Leute, welche Lehrbücher herausgeben, die keine brauchbare Mechanik enthalten, dermassen arrogant über einen alternativen Ansatz herfallen, finde ich schon dégoûtant. Und das habe ich auch in meinem Vortrag versucht darzustellen http://www.youtube.com/watch?v=0e94XnsJRro

  92. #109 Christian Gapp
    Bonn
    10. Juni 2013

    Schon klar, dass Sie keine konkreten Personen meinten. Aber was meinen Sie mit “heutige Physik”? Die ART und relativistische Quantenfeldtheorien oder reden Sie von einer modernen Formulierung der Mechanik? Vollständig und widerspruchsfrei hört sich an wie ein Fall für den Satz von Gödel….

    Natürlich kann man Kräfte als von elementaren Wechselwirkung hervorgerufenen Sekundärphänomene auffassen. Dennoch sollten Kräfte und Beschleunigungen behandelt werden, weil jeder von uns alltägliche Erfahrungen von Beschleunigungen macht. Zudem hatten Sie weiter oben ja selbst festgestellt, nennt heute jeder Smartphonebesitzer einen veritablen Beschleunigungsmesser sein Eigen. Damit kann man durch einfaches Hochwerfen beispielsweise zeigen, dass frei fallende Systeme Inertialsysteme sind. Die Grundeinsicht Einsteins für seine ART.

    Heranwachsende bekommen leider durch die allgegewärtigen, animierten Actionfilme eine falsche Intuition physikalischer Phänomene, insbesondere was den Impuls angeht. Da leisten die Mythbusters bestimt bessere Arbeit, als der KPK: http://mythbustersresults.com/curving-bullets

    Die Eigenart physikalischer Begriffe ist ja, dass sie zwar letztendlich im Rahmen physikalischer Theorien quasi-axiomatisch definert werden, ihre Bedeutung jedoch immer wieder durch neue Erkenntnisse verändert werden kann. Viel wichtiger als eine treffende sprachliche Definition – wir betreiben Physik, nicht Soziologie oder Philosophie – ist das aktive empirische und theoretische physikalische Arbeiten mit ihnen.

    Wenn heute ein Teilchenphysiker von einem Elektron redet, meint er nicht, dass es sich dabei um eine kleine, unzerstörbare Kugel handelt. Die Bedeutung hat sich verändert. Die Sprache ist hier am Ende ihrer Möglichkeiten angelangt. Deshalb funktioniert Physik nicht ohne Mathematik. Der KPK begeht, wie die meisten anderen Geisteswissenschaften auch, einen kapitalen Fehler: Er überschätzt die Wichtigkeit und Möglichkeiten von Sprache.

    Ein Beipiel ist das Vakuum. Schon im 17. Jahrhundert war klar, als die räumlichen Dimensionen des Sonnensystems, die Dynamik der Planeten und die Größe der Lichtgeschwindigkeit bestimmt wurden, dass der Raum zwischen den Planeten leer sein musste. Dies stellte für Newton kein Problem dar, denn er hielt das Licht für Teilchen, für die es kein Problem sein sollte, einen luftleeren Raum zu durchqueren. Dann wurde entdeckt, dass Licht sich wie Wellen verhält- und auf einmal war es ein Riesenproblem, wieso wir überhaupt die Sonne sehen können. Das Problem wird weder in aller Schärfe erkannt und die Lösung (Lichtteilchen) wird nicht verstanden, wenn man, wie der KPK, einfach sagt, das moderne Vakuum sei sowas wie der Nachfolger des Äthers.

  93. #110 Werner Maurer
    Eygalière
    10. Juni 2013

    Es ist nicht meine Absicht, den KPK in allen Teilen zu verteidigen. Ich habe mich nur über die Vorgehensweise des Vorstandes der DPG aufgeregt und deshalb interveniert. Dass das Gutachten der Systemphysik schaden wird, glaube ich nicht. Dass aber Physiklehrer, die weder Kräfte korrekt einzeichnen noch die Gesetzte der Mechanik korrekt anwenden können, der Physik an Schulen schaden werden, scheint mir schon wahrscheinlicher zu sein. Neulich habe ich mir einen Ingenieur-Studiengang an der ETH angesehen und festgestellt, dass die Physik ins zweite Studienjahr verlegt worden ist. Also hat man auch dort das Gefühl, dass die Physik keine korrekten Grundlagen legt. Eines der schlimmsten Beispiele von Paraphysik hat man mir vor 30 Jahren als Neulehrer in die Hand gedrückt. Dazu habe ich vor einigen Monaten ein Video gemacht, das politisch nicht ganz korrekt ist

  94. #111 Christian Gapp
    Bonn
    11. Juni 2013

    Wirklich inspirierend!
    Während Ihr Video lief, hatte ich parallel nach “sexy girls pulling rope” gegoogelt. Leider habe ich Ihr Originalbild, das von der Studentin moniert worden war, nicht finden können. Wo finde ich das denn? Schade, denn Sie haben Recht, es illustriert sehr schön einen physikalisch asymmetrischen Fall. Aber dafür fand ich eine Menge andere Bilder, die, nunja, für die Illustration physikalischer Sachzusammenhänge eher weniger geeignet sind. (Wie kann das sein, dass Dita von Teese ebenfalls wieder auftauchte? Haben Sie da eine Schwäche?-)

    Sie zeigen schöne Beispiele für physikalischee “Perversionen”; allerdings muss ich sagen, da sind Fälle dabei, die nicht mal in der Lage sind, Vektoren richtig zu zerlegen. Das ist so dermaßen daneben, dass die jeweiligen Autoren offenbar einfach keine Ahnung haben. Das heisst aber nicht, dass man die Begriffe, die die verwenden (z.B. Kraft), verwerfen muss.

  95. #112 Werner Maurer
    Eygalière
    11. Juni 2013

    Ich verwerfe den Krafbegriff nicht, ich präzisiere ihn ur mit Hilfe der Impulsstromstärke. Zudem habe ich heute (mit französischem NN Alkohol im Blut) ein weiteres Video gedreht

  96. #113 Christian Gapp
    Bonn
    11. Juni 2013

    … spricht das für oder gegen den KPK?
    Na toll!!
    Nach ein paar Diskussionsrunden sind wir nun alle bekennende Alkoholiker!
    Ergo… die URL mit den Mädels hätten Sie wohl besser früher gepostet!-) Aber spät ist besser als nie…

  97. #114 情趣用品
    22. Juli 2013

    I can’t thank you sufficient for the weblog post. Want much more.

    SPAM link removed

  98. #115 Robert Denschlag
    Stuttgart
    4. August 2013

    Ich habe 1994 bei Herrn Herrmann Thermodynamik hören dürfen. Ich fand seine Darstellung völlig daneben. Jagt den Mann zum Teufel ..

  99. #116 Thilo
    4. August 2013

    Na na

  100. #117 ursaminor
    17. August 2013

    Zunächst einmal danke für diesen blog. Auf den blog bin ich durch eine Stichwortsuche gekommen, das Gutachten der DPG hätte ich ohne den blog nicht gefunden, also bemerkt. Es betrifft mich, da ich in der Situation bin, Physik nach Systemdynamik unterrichten zu müssen. Nicht, dass ich nicht offen dafür wäre, gegenüber dem Aufbau von Physik, wie ich sie an Schule und Uni gelernt habe, neue Konzepte anzunehmen. Aber je mehr ich mich versuche, in die Systemdynamik einzuarbeiten, desto mehr stelle ich fest, dass sie keinerlei Vereinfachung bringt (ein mechanisches Problem über Impulsströme zu lösen wird nicht kürzer als mit den guten alten Kräften) und das Verständnis auch nicht erleichert. Darüber hinaus kommt auch durch eine doppelte Verwendung des Strombegriffs Verwirrung auf und das Konzept von Analogien mit Strömen bzw. mengenartigen Größen und Potentialen „klemmt“ an so mancher Ecke und geht nicht auf, insbesondere in der Mechanik. Ich habe dazu eine kurze Darstellung geschrieben „Mit zweierlei Maß gemessen …“, und da ich hier im Kommentar kein Attachment machen kann, stelle ich das pdf auf meine eigene web-Seite und hier ist der link: http://ursaminor.jimdo.com/schuleundco/
    Ein Aufräumen der Schulphysik, wie es das Anliegen des KPK und nachfolgender Lehrgänge war und ist, stellt (wie Esperanto) einen längeren Versuch dar, der es wert ist, gemacht worden zu sein. Aber jetzt ist die Zeit gekommen, zuzugeben, dass das Konzept so nicht in jeder Hinsicht stimmig aufgegangen ist und den Erfolg, besser als die alte Schulphysik zu sein, nicht gebracht hat.
    Übrigens: „Systemdynamik“ an sich erscheint mir nichts Schlechtes zu sein. Im Grunde das, was für vielerlei Fragestellungen in Wissenschaft, Technik etc. bei Modellierungen immer schon getan wurde. Nämlich ein System als Zustandsgrößen und Änderungsraten zu erfassen, so dass numerische Simulationen Differentialgleichungen lösen. Besinnen wir uns darauf zurück.

    US

  101. #118 Werner Maurer
    Flurlingen
    20. August 2013

    Die Kritik an der Systemphysik von ursanimor ist nicht in allen Punkten nachvollziehbar. Dazu müsste man tiefer in die Theorie eindringen. Und um die Analogiebetrachtungen wirklich zu verstehen, sollte man den theoretischen Hintergrund verstehen. So ist z.B. die Hydraulik aus der Kontinuumsmechanik als isotrop-dualer Teil heraus gelöst und dann formalisiert worden. Wenn man das selber nachvollzieht, sieht man die Schnittstellen (und auch die Bruchstellen) deutlich.
    Wir haben in den 90er Jahren mehrere Weiterbildungsveranstaltungen für Berufsmittelschullehrer durchgeführt. Unter anderem haben da auch zwei sehr engagierte Lehrer aus St. Gallen teilgenommen, die mittlerweile pensioniert sind. Wenn nun in St. Gallen neue Lehrer mit der Auflage eingestellt werden, Systemphysik zu unterrichten, nachdem die Hauptpromotoren pensioniert sind, sehe ich da schon ein gewisses Konfliktpotential. Zudem stelle ich fest, dass oft noch die alten Beispiele (schiefe Ebene, schiefer Wurf, einfache Stromkreise) unterrichtet werden. Dazu braucht es keine Neudarstellung der Physik. Die Systemphysik ist u.a. entwickelt worden, um zu neuen Ufern aufzubrechen (Crashexperimente, Flugbewegungen, Wärmekraftmaschinen, usw.). Zudem liefert die Systemphysik die theoretischen Grundlagen für die Multidomain-Modellierungen (Modelica, VHDL-AMS, Simscape). Da es zur Systemphysik keine umfassende Darstellung in Form eines Hochschullehrbuches gibt, kann ich kein Lehrmittel angeben.
    Ich werde am nächsten Mittwoch am Physikatelier (Weiterbildung für FH-Physik-Dozierende) einen Vortrag halten
    http://www.youtube.com/watch?v=LWQ1QtfbD8Q.
    Ich weiss jetzt schon welche Einwände kommen werden. Wenn man dreissig Jahre lang die gleichen Einwände hört, die zum Teil auf parareligiösen Dogmen (es gibt in der Natur keine Impulsströme, die wahre Thermodynamik basiert auf der Bewegung punktförmiger Objekte), dann fühlt man sich manchmal ziemlich alt und müde. Wer sich die Systemphysik einmal ansehen will, so wie ich sie im Studiengang Aviatik unterrichte, kann sich die Materialien selber einmal ansehen
    Vorlesungsunterlagen: https://home.zhaw.ch/~maur/Lehre/Aviatik/
    Offene Moodle-Seiten: http://moodle.zhaw.ch/course/view.php?id=7908 und http://moodle.zhaw.ch/course/view.php?id=8747

  102. #119 ursaminor
    23. August 2013

    Sehr geehrter Herr Maurer,
    danke für Ihren Kommentar und auch die Mitteilung in Form eines Kommentars auf meiner Webseite. Lassen wir das beiderseits hier einfach damit so stehen.

  103. #120 Werner Maurer
    Flurlingen
    5. Oktober 2013

    Mein bisher bestes Video zur Kritik der DPG am Karlsruher Physikkurs
    https://www.youtube.com/watch?v=aBLPEOM7xbM
    In diesem Video zeige ich mit Berufung auf einen alten Arbeitskollegen, dass Impulsströme zu einer konsistenten Beschreibung der Mechanik gehören.

  104. #121 Werner Maurer
    8. März 2014

    Montag in einer Woche stimmt die Mitgliederversammlung der DPG über ” Antrag auf Rücknahme der DPG-Stellungnahme zum Karlsruher Physikkurs” ab: http://www.dpg-physik.de/dpg/organisation/mv/einladung_mv_2014.pdf

  105. #122 Thilo
    8. März 2014

    Da bin ich gespannt. Mit Google habe ich erstmal nichts weiter gefunden, also keine Begründung der Antragsteller o.ä.

  106. #123 Ras
    9. April 2014

    An die Leute die glauben, dass die Impulsströme nicht existieren habe ich eine Frage, und zwar:
    was wird durch Navier-Stokes Gleichungen sonst beschrieben?

  107. #124 Systemdynamiker
    Flurlingen
    1. August 2014

    Das Gutachten der DPG kann man aus verschiedenen Perspektiven beurteilen. Ein Aspekt. der bisher kaum diskutiert worden ist, sind Voraussetzungen und korrekte Durchführung bei der Erstellung des Gutachtens. In allen Bereichen, in den Gutachten geschrieben werden (Straf- und Zivilrecht, Zulassung von Medikamenten oder Geräten), ist klar geregelt, wie ein Gutachten zu strukturieren ist und welche Anforderungen ein Gutachter oder Sachverständiger zu erfülen hat . Nimmt man eine entsprechende Verordnung und misst daran das Gutachten der DPG, stockt einem der Atem: https://www.youtube.com/watch?v=W3Hiq9IxDr4

  108. #125 Thorsten Heitzmann
    2. August 2014

    Hier wird eine Messung beschrieben, und zwar jederzeit reproduzierbar, und immer mit dem gleichen und auch logisch erklärbarem Ergebnis :
    http://science.orf.at/stories/1687300
    und auch
    http://cdvolko.blogspot.co.at/2013/08/kurt-godel.html

    Und damit ist bewiesenermassen jeder Physikkurs a priori NUR NONSENS !
    Auch wenn dieser Fakt von Dagegenarbeitenden nicht realisiert wird.

    MfG.

  109. #126 Werner Maurer
    Eygalières
    12. September 2014
  110. […] DPG kritisiert Karlsruher Physikkurs (Mathlog, Thilo Kuessner) […]

  111. #128 Werner Maurer
    Flurlingen
    21. Januar 2015

    Nun habe ich zum Gutachten der DPG eine umfassende Analyse geschrieben. Die Experten der DPG verstehen nicht einmal die Newton’schen Gesetze richtig. Das ist doch irgendwie nicht normal:
    https://t.co/bGpOvixwTj

  112. #129 Werner Maurer
    Rügen
    24. Juli 2015

    Im Forum für die Systemphysik wird nun auch über das “Gutachten” diskutiert http://pegaswiss.ch/community/gutachten-der-dpg/1088-impulsstroeme