zurück zur DatenbankDies ist eine Datenbank mit Literaturhinweisen zur Physik von Spielzeugen.
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Christian Ucke, Physikdepartment, Techn. Univ. München, D-85747 Garching,
e-mail: ucke@mytum.de
Physikalische Spielzeuge können motivierend für Schüler, Lehrer, Kinder und Eltern wirken. Beim Einsatz im Unterricht bzw. für alle diejenigen, die über das bloße Spielen hinaus weiterführendes Interesse haben, kann die Frage auf nach vertiefenden Informationen auftauchen. In den meisten Fällen beschränken sich die Beilagen zu den Spielzeugen - sofern überhaupt vorhanden - darauf, das Zusammensetzen und einige Spielmöglichkeiten zu erklären. Physikalische Hintergrundinformationen sind selten vorhanden, ja häufig auch nicht sinnvoll als Beilage, weil entsprechende physikalische Erklärungen nicht allgemein interessieren oder zu schwierig wären.
In einigen Fällen sind die Erklärungen zu physikalischen Spielzeugen so einfach, daß sie ein Physiklehrer, Physiker oder naturwissenschaftlich Allgemeingebildeter ohne Rückgriff auf spezielle Literatur selbst geben kann. Jedoch sollte man dabei schon aufpassen. Manche Spielzeuge verleiten zu einfachen Erklärungen und sind in Wirklichkeit doch komplizierter, als man denkt, wie Veröffentlichungen zu solchen Themen zeigen. Hierzu zählen z.B. der Luftheuler, die trinkende Ente, der Klopfspecht, das Dampfboot. Einige Spielzeuge finden sogar Eingang in die Wissenschaft. Dazu zählen insbesondere Kreisel, z.B. der keltische Wackelstein. Der Übergang von Spiel zu Wissenschaft ist da ziemlich gleitend. Ich würde aber nicht soweit gehen, alles als eine Art Spiel zu betrachten, womit sich ein Physiker befasst.
Eine Datenbank, die mit adäquaten Schlüsselwörtern und Suchbegriffen auf einem Rechner zugänglich ist, bietet die Möglichkeit, zumindest die Literatur nachzuweisen. Vorhandene Datenbanken (z.B. INSPEC, ERIC) sind dazu nicht besonders geeignet, weil sie einerseits diese Literatur nicht oder kaum enthalten, andererseits zu aufwendig bzw. zu teuer für viele Nutzer sind. Im folgenden wird eine Datenbank beschrieben, die speziell Literatur zu physikalischen Spielzeugen enthält und auf üblichen PC-Rechnern mit Internet-Zugang benutzbar ist.
Eine gleich zu Beginn auftauchende Frage ist, was eigentlich ein physikalisches Spielzeug ist, denn davon hängt ja ab, was überhaupt in die Datenbank hineinkommt. Diese Frage ist nicht eindeutig zu beantworten; man kann nur versuchen Grenzen aufzuzeigen. Auch gehen mit Sicherheit persönliche Vorlieben derjenigen mit ein, die die Einträge in die Datenbank vornehmen bzw. wer unter welchem Aspekt das Spielzeug betrachtet. Kreisel sind klassische physikalische Spielzeuge; wenn ein Wissenschaftler sich einem solchen Objekt zuwendet, kann der Spielzeugcharakter praktisch verloren gehen. Hologramme oder Moiré-Muster kann man spielerisch betrachten. In der Kunst finden sie ebenfalls Anwendung. Jedoch auch in Wissenschaft und Technik sind sie weit verbreitet. Bumerangs, Frisbeescheiben und Drachen sind Sportgeräte, weisen aber in mancher Hinsicht physikalische Spielaspekte auf. Es gibt fließende Verbindungen zwischen Freihandexperimenten und physikalischen Spielzeugen. Physikalische Spielzeuge sind mehr dadurch charakterisiert, daß sie als Einzelobjekte käuflich sind oder waren oder selbstgefertigt sind und der Spielaspekt im Vordergrund steht. Bei Freihandversuchen steht der Lehr- und Vorführaspekt im Zentrum. Ja auch zwischen Magie und Zauberkunststücken auf der einen Seite und physikalischen Spielzeugen auf der anderen Seite bestehen Zusammenhänge. Konkret sind in der Datenbank zu den genannten Aspekten Publikationen aufgenommen, wenn ein erkennbarer physikalisch-technischer bzw. didaktisch-physikalischer Bezug vorhanden ist.
Folgende Zeitschriften und Publikationen werden einigermaßen systematisch ausgewertet
Mathematisch-Naturwissenschaftlicher. Unterricht (MNU)
Praxis der Naturwissenschaften/Physik (PdN bzw. PdN-Ph)
Naturwissenschaften im Unterricht-Physik/Chemie (NiU bzw. NiU-P/C)
Physik und Didaktik (PhuD)
Physik in unserer Zeit (PHUZ)
Physik in der Schule
Spektrum der Wissenschaft
Bild der Wissenschaft
Physikalische Blätter (Phys.Bl.)
Physics Education (Phys.Educ.)
American Journal of Physics (Am.J.Phys.)
The Physics Teacher
Scientific American
Tagungsbände des Fachausschusses 'Didaktik der Physik' in der DPG
Manche dieser Zeitschriften sind gerade für physikalische Spielzeuge ziemlich wichtig (The Physics Teacher, Physics Education), sind aber nur in wenigen deutschsprachigen Bibliotheken vorhanden. Mittels des über Internet zugänglichen Dienstes 'SUBITO' (erreichbar unter: http://www.subito-doc.de ; früher war die sogenannte Fernleihe für so etwas allein zuständig. das dauerte dann oft Wochen oder Monate) kann man sich aber die Kopie eines bestimmten Aufsatzes besorgen. Erfasst sind auch Bücher, Patentschriften, Berichte, Firmenschriften, Seminararbeiten (Hausarbeiten). An manche solcher Publikationen bzw. Arbeiten ist sehr schwer heranzukommen. Ersichtlich ist aus der obigen Zusammenstellung schon, daß als Quelle primär physik-didaktische Zeitschriften herangezogen werden. Jedoch kommen auch Artikel aus reinen Fachzeitschriften oder aus populärwissenschaftlichen Zeitschriften oder Büchern hinzu, sofern der Physik-Spielzeug-Bezug hinreichend erkenntlich ist.
Auch apparative oder experimentelle Hinweise oder Tricks zu physikalischen Spielzeugen, die sich in Experimentierecken, Apparatus Notes, Leserbriefen usw. in solchen Zeitschriften finden, sind mit aufgenommen.
Die Rubrik 'Experiment des Monats' in Spektrum Wissenschaft oder 'Professor Bürgers Kabinett' in Bild der Wissenschaft gehören beispielsweise dazu. Auch dadurch unterscheidet sich diese Datenbank von sogenannten wissenschaftlichen Datenbanken, die derartige 'nicht zitierfähige Nebensächlichkeiten' nicht enthalten.
Ein kaum lösbares Problem stellt die Dualität der Verwendung der deutschen und englischen Sprache dar. Etwa die Hälfte der bis jetzt in der Datenbank aufgenommenen Publikationen beruhen auf deutschen Quellen. Bei deutschen Veröffentlichungen sind Schlüsselwörter und Zusammenfassung in deutsch vorhanden; bei englischsprachigen z.T. in deutsch, z.T. in englisch. Wenn z.B. eine englischsprachige Arbeit eine englische Zusammenfassung (abstract) aufweist, wurde diese übernommen; falls nicht, wurde gegebenenfalls eine deutsche Zusammenfassung erstellt. Vorgesehen ist, bei den wichtigsten deutschsprachigen Arbeiten Titel, Schlüsselwörter und Zusammenfassung auch in englisch zu erstellen, umgekehrt bei den wichtigsten englischen Arbeiten deutsche Äquivalente hinzuzusetzen. Damit wäre ein internationaler Austausch offengehalten. Weitere Sprachen spielen bisher praktisch keine Rolle, da mir kaum entsprechende Arbeiten bekannt sind. In folgender Reihe sind die Einträge in der Datenbank enthalten (in Klammern englische Bezeichnungen und Abkürzungen dafür):
1) Autor (Author; AU)
2) Titel (Title; TI)
3) Quelle (Source; SO)
4) Schlüsselwörter (Key Words; KW)
5) Zusammenfassung (Abstract; AB)
6) Dokumententyp (Document Type; DT)
7) Sprache (Language; LA)
Ein kompletter Datensatz besteht also aus 7 Datenfeldern. Allerdings sind in der Realität vielfach Schlüsselwörter nicht vollständig bzw. kein abstract vorhanden. Die Benutzbarkeit einer Datenbank hängt wesentlich von den verwendeten Schlüsselwörtern bzw. Suchbegriffen ab. Hier sind einerseits globale Ordnungsbegriffe zur Eingrenzung vorhanden und zwar (in Klammern englisches Äquivalent):
Mechanik (mechanics)
Kreisel (gyroscope)
Pendel (pendulum)
Aerodynamik (aerodynamics)
Wärmelehre (thermodynamics)
Elektromagnetismus (electromagnetism)
Optik (optics)
Didaktik (education)
Astronomie (astronomy)
Eine zweite Ebene von Schlüsselwörtern bilden die am häufigsten gebrauchten Bezeichnungen der Spielzeuge bzw. Objekte. Dies ist leider ziemlich problembehaftet, denn es gibt zwar bei vielen Spielzeugen relativ häufig gebrauchte Namen, sodaß eine Verständigung in diesen Fällen eindeutig ist. Klassische Beispiele dafür sind Kugelstoßpendel, Stehaufkreisel, Radiometer, Kaleidoskop. Viele Spielzeuge haben aber auch lokal gebräuchliche Bezeichnungen. Das Hui-hui-Rad ist in Süddeutschland verbreitet; der Name Propeller ist allgemeiner. Aus diesem Grunde existiert zur Datenbank eine Äquivalenzliste von Spielzeugbezeichnungen (Datei AEQUILIST.HTM ; in deutsch und englisch), die alle mir bekannten Namen inklusive Firmeneigennamen von physikalischen Spielzeugen enthält. Damit ist es möglich, auch seltener gebrauchte Bezeichnungen dem in der Datenbank eingetragenen Schlüsselwort zuzuordnen. Zwei Beispiele aus der Mechanik für derartige Äquivalenzen sehen so aus, wobei das Hauptschlüsselwort fett hervorgehoben ist:
Newton's Cradle Kugelstoßpendel
Newton's Balls Mariottesches Kugelstoßpendel
Momentum Balls Stoßpendel
Balance Ball
Impact Ball Apparatus
Tik-Tok
Cartesian Diver Cartesianischer
Taucher
Bottle Imp Kartesianischer
Taucher
Sea-Diver Kartesischer
Taucher
Dyna-Diver Kartesischer
Teufel
Flaschenteufel
Die weiteren, in einem kompletten Datensatz enthaltenen Felder (Dokumententyp, Sprache) erlauben ein gezieltes Eingrenzen von gesuchten Veröffentlichungen. Ein vollständiger Datensatz sieht beispielsweise so aus:
AU: Bürger, Wolfgang
TI: Cartesianischer Taucher; Cartesian Diver
SO: Bild der Wissenschaft 25 (1988), Heft 9,139-142
KW: Mechanik, Cartesianischer Taucher, Flaschenteufel; mechanics,
cartesian diver
AB: In der Rubrik 'Das Kabinett' wird die Geschichte und die Physik
des Cartesianischen Tauchers beschrieben. Die Gleichgewichtsbedingung für
das Schweben des Tauchers wird quantitativ entwickelt. Ebenfalls eine Differentialgleichung
für das Schweben des Tauchers durch den Menschen als Regler (6 Abb.).
The history and physics of the Cartesian Diver is described in the column
'The Cabinet'. The condition for buoying of the Cartesian Diver is quantitatively
developed. A differential equation for the buoying of the diver dependent
from man as controller is given (6 fig.).
DT: journal
LA: german
Ein Bitte sei hier an alle Nutzer formuliert: Bitte teilen Sie mir jedes Zitat mit, das interessant für diese Datenbank sein könnte und noch nicht enthalten ist. Damit kann die Datenbank vervollständigt werden. Insbesondere geht es auch um Zitate in älteren Zeitschriften oder Büchern bis hin zu Haus- oder Seminararbeiten, bzw. um andere Sprachen als deutsch und englisch. Auch für Hinweise auf Fehler bin ich selbstverständlich dankbar. Aus dem vorhergehenden ergibt sich, daß die Datenbank keineswegs als einigermaßen abgeschlossen bzw. vollständig gelten kann. Anregungen sind willkommen. Die Datenbank ist ursprünglich für den privaten Bedarf von C. Ucke gedacht. Auf mehrfachen Wunsch von Interessenten wurde und wird sie hier zur Verfügung gestellt. So sind damit zwischenzeitlich schon mehrere Seminar-, Haus-, Fach- bzw. Diplomarbeiten unterstützt worden.