Didaktisch-methodische Überlegungen

Gegenstand der Elektronik für Physiker ist eine Einführung in die Bauelemente der Elektronik und ihre Schaltungen. Dem Übersichtscharakter entsprechend wurde als Unterrichtsform die Vorlesung mit experimentellen Demonstrationen und begleitenden Rechenbeispielen gewählt. Diese Vorlesung bereitet auf ein nachfolgendes Elektronik-Praktikum vor, in dem diese Kenntnisse vertieft und gefestigt werden.

Der Wunsch nach sinnvollen Demonstrationen stößt sofort an die völlige Inkongruenz der mikroskopischen Bauelemente (typ. 10mm) und des Betrachterabstandes in einem Hörsaal (typ. 10m). Im Zeitalter der Röhren (d.h. bis etwa 1960) waren elektronische Bauelemente noch handgreiflich. Der Siegeszug der Transistoren (ab 1950) und der integrierten Schaltungen (ab ca. 1970) haben die Unmittelbarkeit der Demonstrationsversuche zunehmend schwieriger gemacht. Die exponentielle Zunahme der Transistorenzahl in Mikroprozessoren (Mooresches Gesetz) quantifiziert diesen Trend zur weiteren Miniaturisierung. Ein erster Schritt zur Durchbrechung dieser Inkongruenz der Skalen ist der Versuch, einige Objekte anfaßbar zu machen, um über den Tastsinn auch einen affektiven Zugang zu schaffen. Zum Anfassen wurde daher bewußt ein Siliziumkristall gewählt, um die inkongruenten Skalen umzukehren: das atomar Begriffliche wird faßbar. Ebenso wird ein Siliziumwafer mit integrierten Schaltungen greifbar.

Die Inkongruenz der Skalen wird durchbrochen durch den konsequenten Einsatz der Projektion visueller Medien auf eine großflächige Leinwand. Hierzu gehören einerseits vorbereitete Bilder, Texte und Gleichungen mittels POWERPOINT und andererseits die Bilder mehrerer Videokameras, die Meßgeräte oder den Schirm eines Oszillografen zeigen. Besonderer Wert wurde darauf gelegt, möglichst viele Makroaufnahmen von elektronischen Bauelementen zu zeigen, die mit einer Digitalkamera vorbereitet wurden, zuweilen auch von scheinbar Trivialem.

Die Sterilität vorbereiteter Medien wird ausbalanciert durch den Einsatz von zwei Demonstrationstafeln für elektronische Steckbauelemente, deren Abmessungen durch die Portabilität begrenzt waren. Die steckbaren Bauelemente von 75mm x 75mm Größe sind nahtlos anreihbar und bilden mit ihren aufgedruckten Leitungs- und Schaltsymbolen ein klares Bild der Schaltung. Die Bauelemente sind in quadratischen Boxen von 75mm x 75mm Größe untergebracht und sind aus Entfernungen von bis zu 7m gut erkennbar. Die Versuche an der Demonstrationstafel schaffen die nötige Unmittelbarkeit und durch die Erwartungshaltung auf ein vorher erarbeitetes zu erwartendes Ergebnis eine affektive Bindung an den Lehrgegenstand. Es wird bewußt eine Übersichtskamera eingesetzt, die es den Zuschauern erlaubt, dem Experimentator bei Schaltungsänderungen auf die Finger zu sehen.

Am Ende von Teil I der Vorlesung haben sich einige noch nicht gelöste Probleme herauskristallisiert. Die größte Schwierigkeit bereiten die Lichtverhältnisse. Während die großflächigen Fenster des Hörsaals viel Tageslicht hereinlassen, das einen belebenden Einfluß auf die Zuhörer ausübt, ist dieses beim Einsatz der Projektion störend und muß je nach Wetterlage mit den Verdunklungsjalousien reduziert werden. Die Schwarz-Weiß Kameras sind sehr lichtempfindlich. Daher genügt eine Zusatzbeleuchtung mittels eines punktförmigen 50W Halogenstrahlers. Diffuse Beleuchtung mit einer Energiesparlampe erzeugt dagegen unerwünschte Glanzflächen und ungleichmäßige Helligkeitsverteilung. Je lichtstärker der Datenprojektor ist, umso besser lassen sich die Demonstrationstafeln mit diffusem Raumlicht ausleuchten.

Die Nachhaltigkeit dieser visuellen Information ist durch Präsentation dieser Medien auf dieser Webseite gewährleistet. Links zu externen Informationen (Datenblätter, Kataloge, Skripte oder verwandte Webseiten) vertiefen den Lehrstoff.