Vorbemerkung

Das „Praktikum Klassische Physik“ ist ein wesentlicher Bestandteil des Grundstudiums. Es wird in zwei Kursen (P1 und P2) im dritten und vierten Fachsemester durchgeführt.

In jedem Kurs besteht die Aufgabe darin, zehn Versuche aus unterschiedlichen Gebieten der Physik durchzuführen, d.h.:

(i)                 sich zu Hause auf den jeweiligen Versuch vorzubereiten;

(ii)               den Versuch in den Praktikumsräumen unter Anleitung eines Betreuers durchzuführen;

(iii)             die selbstgewonnenen Messwerte zu analysieren und schliesslich

(iv)             ein Protokoll anzufertigen, welches vom Betreuer begutachtet wird.

Da viele Versuche Themengebiete berühren, die (noch) nicht ausführlich in einer Vorlesung abgehandelt wurden, soll geübt werden, sich selbständig in unbekannte Bereiche einzulesen und die wesentlichen Zusammenhänge herauszufiltern. Das vermittelte Wissensspektrum reicht von der Mechanik und Elektrik über Optik bis zur Kernphysik.

Ein weiteres wichtiges Lernziel im Praktikum ist die Erkenntnis, daß alle Messwerte fehlerbehaftet sind, und daß die „exakten Naturwissenschaften“ nur dadurch als „exakt“ bezeichnet werden können, weil Messergebnisse nur mit Fehlerangabe veröffentlicht werden.

Im Praktikum wird Teamfähigkeit geübt. Innerhalb eines kurzen Zeitfensters (eine Woche) müssen sich zwei Studenten so koordinieren, daß in einem neu zu erarbeitenden Themengebiet eine brauchbare Messung sowie ein vorzeigbares Protokoll herauskommt. Jeder Student ist dabei für den Erfolg (oder Misserfolg) seines Teamkollegen mitverantwortlich.

(Es wurde gewünscht, die Folien der Einführung in die Fehlerrechnung hier im Web zugänglich zu machen)

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Durchführung

Sechs Stunden habt Ihr jeden Tag.
Seid pünktlich mit dem Glockenschlag.
Habt Euch vorher wohl präpariert,
Paragraphos wohl einstudiert,
damit Ihr nachher besser seht,
daß Ihr nichts messt als was im Buche steht.
frei nach Goethe

Die Versuche finden an einem festen Wochentag (Mo,Di,Do) nachmittags von 13:00 bis 19:00 statt (Nur im P2-Praktikum ist die Anfangszeit auf 13:15 gelockert).
Die Versuche werden in Zweiergruppen durchgeführt.
Vor jedem Versuch soll zu Hause eine gründliche Versuchsvorbereitung stattfinden. Schriftliche Notizen zur Versuchsskizze oder zu benötigten Formeln sind hilfreich, werden aber nicht kontrolliert. Bei manchen Versuchen gibt es Aufgaben, die als Vorbereitung zu Hause gerechnet werden sollen. Diese werden zu Beginn des Versuchs vorgezeigt und gehen als Bestandteil ins Protokoll ein.

Der Betreuer überprüft beim einführenden Gespräch, ob die Studenten sich ausreichend mit der Versuchsthematik beschäftigt haben. Danach erfolgt eine Einweisung in die Apparatur. Nach dem Vertrautmachen mit der Apparatur kann mit der Messung begonnen werden. Hierbei sind unbedingt die Sicherheitsbestimmungen bzw. die Anweisungen des  Betreuers  zu befolgen.
Alle relevanten Daten sowie eine Versuchsskizze müssen protokolliert werden. Dazu gehören neben den gemessenen Werten auch die Informationen über verwendete Geräte. Es  ist sinnvoll, überschlägig die Korrektheit und Vollständigkeit der Daten zu überprüfen, damit zu Hause bei der Protokollerstellung keine Ungereimtheiten auftreten.
 Sollte der experimentelle Teil schon vor Praktikumsende abgearbeitet sein, kann schon vor Ort mit der Analyse begonnen werden. Dies hat den Vorteil, daß der  Betreuer sofort greifbar ist um Probleme zu besprechen.

 


Das Protokoll

...und Euch des Schreibens ja befleißt,
als diktiert Euch der Heilig Geist
Goethe

Das Protokoll soll ein erweitertes Laborbuch sein, das die Arbeit einer Praktikumsgruppe für einen bestimmten Versuch dokumentiert. D.h. eventuell angefertigte schriftliche Vorbereitungen, sowie die Tätigkeiten an der Apparatur – Versuchsbeschreibung, Skizzen mit Bezeichnung der verwendeten Meßgeräte und eingestellte Meßbereiche, aufgenommene Daten (=Rohdaten) -- gehören ebenso in das Protokoll wie die zu Hause ausgeführte Datenanalyse mit (evtl. erweiterter) Fehlerrechnung.

Ein Protokoll besteht folglich aus

·         dem Deckblatt (ist auch in der Latex-Vorlage s.u. enthalten)

·         dem Aufgabenblatt

·         (evtl. der schriftlichen Vorbereitung wie z.B. eine vorab zu berechnende physikalische Größe)

·         dem Messprotokoll (mit Skizzen des Versuchsaufbaus…)

·         der Auswertung

In der Auswertung sollen die Messungen in Tabellen- und Diagrammform sinnvoll dargestellt werden. Statistische Fehler sollen berechnet und systematische Fehler sollen diskutiert werden. Der Weg von den Rohdaten zum Versuchsergebnis soll derart dargestellt werden, daß ein Fachmann dem Analyseweg folgen kann. Die Herkunft von Bildern oder wichtiger Formeln sollte durch einen Literaturverweis vermerkt werden, z.B. durch (s. Literaturmappe), oder durch die vollständige Angabe der Quelle.

Für zwei der Versuche soll eine ausführliche Fehlerrechnung angefertigt werden, d.h. über die grudsätzlich geforderte Mittelwertbildung und Fehlerabschätzung hinaus sollen aufwändigere Rechnungen incl. Fehlerfortpflanzung durchgeführt werden. Hierzu sind gegenüber der normalen Aufgabenstellungen umfangreichere Messreihen durchzuführen. Eine Liste der geeigneten Versuche findet sich hier.

Beachten Sie die Fristenregelung:

Das Protokoll zum N-ten Versuch muss am folgenden Versuchstag (N+1) abgegeben werden.
Ohne rechtzeitig abgegebenes Protokoll gilt der Versuch als nicht durchgeführt!

Beachten Sie beim Erstellen des Protokolls die Leitlinien guter wissenschaftlicher Praxis!

Protokollbewertung:

Die Protokolle der Praktika „Klassische Physik“ sind unbenotet. Es werden jedoch drei Kategorien unterschieden:

·         „+“ bedeutet, daß das Protokoll besonders sorgfältig und ohne Mängel angefertigt wurde.

·         „0“ bedeutet, daß das Protokoll keine groben Mängel enthält, bzw. daß nach einer Rückgabe alle beanstandeten Mängel (auf gesonderten Blättern) korrigiert wurden.

·         „-“ bedeutet, daß grobe Mängel bestehen, die auch nach einer Rückgabe nicht zufriedenstellend oder nicht vollständig berichtigt wurden.

Eine Rückgabe wird vom Betreuer möglichst zeitnah gemacht, wobei er auf dem Deckblatt die Punkte (z.B. Aufgabenteile) angibt, die nachgebessert werden müssen. Zu den häufigsten Ursachen für Rückgaben zählen:

·         fehlende oder falsche Achsenbeschriftungen an Diagrammen;

·         fehlende physikalische Einheiten an Formeln oder Tabellen;

·         „vergessene“ d.h. unbearbeitete Aufgabenteile;

·         nicht nachvollziehbarer bzw. falscher Rechenweg;

·         fehlende Schlußbetrachtung

Geringe Mängel (z.B. ungeschicktes Zahlenformat) werden des Lerneffekts wegen mitgeteilt, führen aber nicht zu einer Rückgabe.

Die Bewertungskategorie „-“ („minus“) ist relevant für die Gesamtbewertung des Praktikums: hat ein Praktikumsteilnehmer bei mehr als zwei Protokollen eine „-“-Bewertung erhalten, so wird ihm die Studienleistung nicht anerkannt.

Die Bewertungskategorie „+“ („plus“) wirkt sich nicht auf die Anerkennung der Studienleistung aus. Insbesondere kann ein „+“ kein „-“ aufheben. Eine große Zahl von „+“-Bewertungen ist aber hilfreich für die Anfertigung eines positiven Gutachtens, falls ein solches benötigt wird.

nützliche Hilfsmittel:

hier finden Sie die LaTeX-Vorlage für Praktikumsprotokolle auf der Seite der Fachschaft (immer aktuell);  oder eine lokale Kopie (falls es Internetprobleme gibt).

Auf der Webseite von Professor Quast gibt eine Sammlung von Hilfsmittel Zur Datendarstellung bzw. zur Datenanalyse. Diese gehen aus der Veranstaltung „Computergestützte Datenauswertung“  hervor und sind dazu gedacht, alle im Laufe eines Physikstudiums anfallenden Anforderungen im Umgang mit Daten zu erfüllen.

Bonusfeature:
Viele Praktikumsteilnehmer möchten schon mit der Protokollerstellung die wissenschaftlich korrekte Darstellung üben, weil man dann weniger redaktionellen Zeitaufwand beim Schreiben der Bachelor- bzw. Masterarbeit hat. Es gibt einige Regeln zum Layout einer wissenschaftlichen Arbeit, die sogar als deutsche Industrienorm (DIN) festgeschrieben sind. Ein Doktorand des IEKP hat dankenswerterweise eine Sammlung solcher Regeln für den allgemeinen Gebrauch zusammengestellt. Beachten Sie aber, daß ein Praktikumsprotokoll kein Werk im Sinne einer wissenschaftlichen Arbeit ist, sondern ein Laborbuch mit eingeschlossener Datenauswertung. Das heißt es ist zwar lobenswert ein veröffentlichungsreifes Schriftstück abzuliefern, aber ein handschriftliches Exemplar das gut lesbar ist und eine richtige Fehlerbehandlung enthält wird gleichermassen anerkannt.

Jedes Praktikumsteam muß für sich selber abwägen, ob es den zu Beginn höheren redaktionellen Aufwand für Praktikumsprotokolle betreiben will mit dem Vorteil das es sich später bei seiner Bachelor- bzw. Master-arbeit mehr auf den Inhalt konzentrieren kann. An dieser Stelle möchte ich aber nicht verschweigen, daß die DIN-Normen längst nicht in allen Instituten angewandt werden. Wegen des internationalen Charakters unserer Wissenschaft pflegen viele Professoren lieber den Stil ihres eigenen Fachgebiets. Wenn Sie eine gute Note für Ihre Bachelorarbeit erhalten möchten, sollten Sie das Layout lieber dem Geschmack der jeweiligen Institutsleitung anpassen und nicht auf die DIN-Normen pochen :)

..das müsst Ihr mir nicht zweimal sagen.
Ich denke wir wie viel es nützt.
Denn was man schwarz auf weiß besitzt
kann man getrost nach hause tragen.
Goethe

 

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