Klausuraufgabe zur Induktion: Operatoren, Daten und Nachteilsausgleich
Ein Lehrer plant die letzte Klausur im vierten Semester des Physikprofils zum Thema elektromagnetische Induktion. Zur Auswahl stehen zwei Aufgaben. Aufgabe A lautet: „Formulieren Sie die Lenzsche Regel und wenden Sie sie auf einen fallenden Stabmagneten in einer Spule an.“ Aufgabe B lautet: „Ein Magnet fällt durch eine Spule. Die gemessene Induktionsspannung liegt als Zeitreihe vor: 0,00 s/0,00 V; 0,10 s/0,45 V; 0,20 s/1,20 V; 0,30 s/0,80 V; 0,40 s/0,00 V. Berechnen Sie die mittlere Flussänderung im Intervall 0,10 s bis 0,20 s bei 400 Windungen und beurteilen Sie die Aussage eines Schülers, die Spannung müsse symmetrisch sein.“ Die Klasse hat 24 Schülerinnen und Schüler, eine Schülerin mit attestiertem Nachteilsausgleich von 25 % Zeitverlängerung, 90 Minuten Klausurzeit und einen grafikfähigen Taschenrechner ohne CAS. Die Fachschaft verlangt kompetenzorientierte Aufgaben mit Bewertungsraster.
1. Wählen Sie eine der beiden Aufgaben aus und begründen Sie die Wahl anhand von Operatoren, Kompetenzbereichen und Klausurformat.
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Aufgabe B ist für die Abschlussklausur besser geeignet. Sie verlangt mit „berechnen“ und „beurteilen“ mindestens die Anforderungsbereiche II und III, während Aufgabe A mit „formulieren“ und „anwenden“ überwiegend AFB I und allenfalls AFB II erreicht. B erzwingt die Verknüpfung von Formel, Daten und Interpretation: U_ind = −N·dΦ/dt, Mittelwertbildung und Deutung der Asymmetrie. Damit werden Fachwissen, mathematisches Modellieren und Bewerten geprüft. Aufgabe A kann als kurzer Einstiegsteil in B integriert werden, etwa indem die Lenzsche Regel zur Deutung des Vorzeichens herangezogen wird. Allerdings muss B sprachlich entlastet werden, weil die Datenreihe und die Schüleraussage viel Lesearbeit erfordern. Die Aufgabe ist mit dem grafikfähigen Taschenrechner ohne CAS gut bearbeitbar, wenn die Mittelwertbildung und die Einheit der Flussänderung klar verlangt werden.
2. Erstellen Sie für die gewählte Aufgabe ein Bewertungsraster mit drei Niveaus und erläutern Sie den Umgang mit dem Nachteilsausgleich.
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Niveau 1: Die Formel U_ind = −N·ΔΦ/Δt wird genannt, Werte werden eingesetzt, aber Mittelwertbildung oder Einheit fehlen. Niveau 2: Der Mittelwert der Spannung im Intervall wird korrekt als (0,45 V + 1,20 V)/2 = 0,825 V bestimmt; ΔΦ = 0,825 V · 0,10 s / 400 ≈ 2,1×10⁻⁴ Wb wird mit Einheit berechnet. Niveau 3: Zusätzlich wird die Asymmetrie fachlich gedeutet, etwa durch die endliche Spulenlänge, die Geschwindigkeitsänderung des Magneten und die Induktion eines Gegenfeldes; die Schüleraussage wird begründet zurückgewiesen, weil eine symmetrische Spannungsglocke nur unter idealisierten Bedingungen zu erwarten ist. Der Nachteilsausgleich besteht in 25 % mehr Zeit, also etwa 112 Minuten, nicht in einer Reduktion der Aufgaben. Die Schülerin erhält einen ruhigen Raum, eine klar strukturierte Aufgabenkopie und die Möglichkeit, Skizzen statt langer Texte zu verwenden; die Bewertung richtet sich nach denselben fachlichen Kriterien.