PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Mathematik im Lehramtsstudium Physik an der Universität Stuttgart
Get PDFFür die Beschreibung und Kommunikation physikalischer Phänomene sind mathematische Kompetenzen grundlegend und mathematisches Fachwissen ist für ein tiefes Verständnis physikalischer Probleme, wie sie an der Universität behandelt werden, entscheidend. An der Universität Stuttgart spielt häufig nur eine Einführungsvorlesung, die ausschließlich das mathematische Handwerkszeug der Physik sowie dessen Anwendungen ohne Vertiefung oder Herleitung vorstellt, eine zentrale Rolle in der mathematischen Ausbildung im Lehramtsstudium für das Gymnasiallehramt. Erste Befragungen von Studierenden, nach der Einführungsvorlesung, deuten an, dass sie den Zusammenhang zwischen den beiden Fachdisziplinen oft nicht herstellen. Außerdem scheinen sie dem mathematischen Formalismus der Theorievorlesungen in der Physik nur im geringen Umfang folgen zu können. Um diesem Umstand entgegen zu wirken, wurden Begleitprogramme zu existierenden Vorlesungen entwickelt. Diese Begleitprogramme nehmen Bezug zu der mathematischen Einführung im ersten Semester und den Theorievorlesungen im dritten und vierten Semester. Hier soll beschrieben werden, mit welchen Ansätzen das gelingen soll. Regelmäßiges Feedback der Studierenden deutet an, dass die Angebote geschätzt werden und dem subjektiven Empfinden nach fachlich hilfreich sind. Dennoch nimmt die Teilnehmerzahl stark ab
Erkenntnisgewinnung im Mathematik- und Physikunterricht. - Ein Vergleich im Rahmen eines Projektes zum fachdidaktisch-verbindenden Lehren und Lernen in den Lehramtsstudiengängen -
Get PDFIm Zusammenhang mit dem internationalen Projekt Inter-Tetra unter der Beteiligung der Mathema-tik- und Physikdidaktik der Universität Siegen sowie den entsprechenden Instituten der Hanoi Na-tional University of Education wird unter anderem ein Modul zum fachdidaktisch-verbindenden Lehren und Lernen in den Lehramtsstudiengängen Mathematik und Physik in Vietnam implemen-tiert. Die inhaltliche Gestaltung der Modulveranstaltungen zeichnet sich durch den fachdidaktischen Vergleich der beiden Unterrichtsfächer aus. Ein für den Vergleich ausgewählter Inhalt ist die Er-kenntnisgewinnung. In der Mathematik sowie im Mathematikunterricht ist der Beweis das zentrale Element der Erkenntnisgewinnung. In der physikalischen Erkenntnisgewinnung nimmt die experi-mentelle Methode bzw. im Physikunterricht das Experiment einen wichtigen Platz ein. In den letzten Jahren werden im Mathematikunterricht zunehmend auch experimentelle Arbeitsweisen eingesetzt. Entsprechend legt man im Physikunterricht im Zuge der Kompetenzorientierung großen Wert auf das Argumentieren. Aus diesen Synergien entsteht ein spannendes Forschungsfeld der Mathematik- und Physikdidaktik, welches in diesem Vortrag vorgestellt werden soll
Das umgedrehte Wasserglas: Erweiterungen und Hintergrundwissen für Lehrkräfte und Studierende
Get PDFIn Ergänzung einer Versuchsreihe für die Klassenstufe 8 beschreiben wir hier für Lehrkräfte und Lehramtsstudierende die fachwissenschaftlichen Hintergründe eines bekannten Demonstrationsexperimentes, bei dem ein mit Wasser gefülltes Glas lose abgedeckt und umgedreht wird, ohne dass die Füllung nach dem Loslassen der Abdeckung ausläuft. Wir gehen insbesondere auf die Rolle der Kohäsions- und Adhäsionskräfte und den sich daraus ergebenen Laplace-Druck ein. Dieser bewirkt eine Druckabsenkung im Flüssigkeitsinneren und bestimmt die Tragkraft der Abdeckung. Darüber hinaus diskutieren wir den Fall des teilgefüllten Glases
Re-Design des Frankfurter Unterrichtskonzepts im Rahmen von EPo-EKo
Get PDFViele Lernende besitzen auch nach der Sekundarstufe I kein angemessenes Verständnis der elektrischen Grundgrößen „Spannung“, „Stromstärke“ und „Widerstand“ sowie ihrer wechselseitigen Beziehung in einfachen Stromkreisen. In der Studie von Burde (2018) konnte gezeigt werden, dass das Frankfurter Unterrichtskonzept auf Basis des Elektronengasmodells zu einem deutlich besseren konzeptionellen Verständnis beiträgt. Im Sinne des für Design-Based-Research-Ansätze typischen zyklischen Vorgehens von Entwicklung, Erprobung und Evaluation wurde das ursprüngliche Unterrichtskonzept für die aktuell laufende binationale Studie „Elektrizitätslehre mit Potenzial und Kontexten“ (EPo-EKo) weiterentwickelt. Grundlage hierfür waren einerseits die schulpraktischen Erfahrungen der Lehrkräfte in der Studie von Burde (2018) und andererseits kognitionspsychologische Erkenntnisse der „Dual-Process Theory“, wonach Lernende trotz besseren Wissens oftmals in ein intuitives, aber falsches Denkschema zurückfallen, statt eine physikalisch gesehen korrekte Argumentation zu verfolgen. Um eine unkomplizierte Implementierung im Regelunterricht zu ermöglichen, wurde das überarbeitete Frankfurter Unterrichtskonzept inzwischen unter dem Titel „Eine Einführung in die Elektrizitätslehre mit Potenzial“ in Form eines kostenfreien Schulbuchs veröffentlicht
Vermittlung von Teilchenphysik: Outreach und Physikdidaktik im Gespräch
Get PDF Auf der DPG Frühjahrstagung in Aachen (25.-29. März 2019) haben die Fachverbände Teilchenphysik und Didaktik der Physik mit der Durchführung eines gemeinsamen Workshops zur Vermittlung der Teilchenphysik ein neues Format erprobt. Eingeleitet durch drei knappe Impulsreferate, die die Perspektiven „Outreach“ (Claudia Behnke), „Schule“ (Klaus Buschhüter) und „Fachdidaktik“ (Oliver Passon) vertreten haben, wurde eine moderierte Diskussion geführt. In diesem Beitrag stellen zunächst die Sprecher die Kernpunkte ihrer Referate dar, bevor die anschließende Diskussion auf Grundlage einer Audioaufzeichnung zusammengefasst wird
Kognitive Belastung und Aufgaben im Kontext - Ein Spannungsfeld -
Get PDFAufgaben im Kontext sollen das Interesse der Lernenden erhöhen und sie befähigen ihr erworbenes Wissen auf neue Problemsituationen zu übertragen. Während Kontexte im allgemeinen als motivationssteigernd gelten, ist die Studienlage hinsichtlich ihres Einflusses auf die Leistung und Lernleistung sehr heterogen.Ein Grund für diese uneindeutige Studienlage scheint die Multidimensionalität des Konstruktes Kontext darzustellen. Unter Berücksichtigung der Theorie der kognitiven Belastung scheint es plausibel, dass sich verschiedene Merkmale eines Kontextes unterschiedlich auf die Leistung auswirken. Dieser Ansatz des Spannungsfeldes [5] wird im Rahmen einer Studie mit 918 Schülerinnen und Schülern untersucht
Mindestanforderungskatalog Physik – ein Vorschlag
Get PDFDie Studienanfänger in den technischen Studiengängen der Hochschulen für angewandte Wissenschaften haben nicht nur in Mathematik sondern auch in Physik sehr unterschiedliche Vorkenntnisse. Obwohl diese Fächer für das grundlegende Verständnis technischer Vorgänge von großer Bedeutung sind, kann die Ausbildung in diesen Bereichen angesichts der begrenzten dafür im Verlauf des Studiums zur Verfügung stehenden Zeitfenster nicht bei Null anfangen. Für Mathematik wurde daher von der Arbeitsgruppe cosh ein Mindestanforderungskatalog zusammengestellt und 2014 veröffentlicht. Er beschreibt Kenntnisse und Fertigkeiten, die Studienanfänger zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an einer Hochschule benötigen. Inzwischen hat sich nun eine Arbeitsgruppe von Physikerinnen und Physikern an Hochschulen in Baden-Württemberg gebildet, deren Ziel es ist, einen analogen Mindestanforderungskatalog für den Bereich Physik zu erstellen. Hier wird der aktuell erreichte Stand der Arbeiten vorgestellt
Kräftegleichgewicht vs. Wechselwirkungsgesetz - Konzeption und Evaluation zweier Unterstützungsmaßnahmen zur Unterscheidung beider Konzepte
Get PDFAls Element von Science Literacy ist die Unterscheidung von Kräftegleichgewicht und Wechselwirkungsgesetz auch wichtiger Gegenstand der Curricula der Sekundarstufe I. Allerdings zeigt sich, dass Schülerinnen und Schüler die beiden Konzepte häufig miteinander verwechseln.Um den Schwierigkeiten der Unterscheidung zu begegnen, wurden zwei Unterstützungsmaßnahmen entwickelt und in 12 Klassen der achten Jahrgangsstufe an Gymnasien verglichen. Dabei zeigte sich, dass sowohl eine Unterstützungsmaßnahme bestehend aus einer Kombination aus Kontrastierung und „Freischneiden“ (grafischer Hilfe) als auch eine Unterstützungsmaßnahme bestehend aus einer Kombination aus Kontrastierung und einer eher formalen Hilfe wirksam die Unterscheidung von Kräftegleichgewicht und Wechselwirkungsgesetz fördern
Veränderung von Schülervorstellungen durch Experimentierstationen im inklusiven Optikunterricht
Get PDFStudien weisen zurzeit darauf hin, dass es bundesweit zu wenige Chancen für inklusiven Unterricht gibt. Insbesondere in Hessen werden so wenige Schülerinnen und Schüler mit und ohne Förderung gemeinsam unterrichtet wie in keinem anderen Bundesland.Aufgrund dieser Situation wurde im Rahmen einer Studie eine Stationenarbeit mit Optikexperimenten für einen inklusiven Physikunterricht entwickelt. Zudem wurde basierend auf dem Experimentierunterricht untersucht, inwiefern die Schülervorstellungen zur Anfangsoptik durch Experimentierstationen beeinflusst werden können. Dabei sollte durch differenziertes, barrierefreies Schülerarbeitsmaterial, welches unterschiedliche Zugänge und Lernwege ermöglicht, eine stark heterogene Lerngruppe (Kinder mit und ohne Förderung) durch unterschiedliche Aufgaben- und Hilfsangebote gefördert werden. Die Arbeitsmaterialien wurden in Anlehnung an das Universal-Design-for-Learning-Konzept und das Konzept von Lernstrukturgittern entworfen. In der Unterrichtseinheit arbeiteten Kinder mit und ohne Förderbedarf gemeinsam und selbstständig in Kleingruppen an den Experimentierstationen. Die Ergebnisse der Studie (N=71, davon 11 Kinder mit Förderung) zeigen auf, dass sich die Schülervorstellungen durch Experimentierstationen überwiegend hin zu physikalisch angemessenen Vorstellungen entwickeln lassen, wenngleich sich die Präkonzepte der Förderkinder schwerer beeinflussen lassen
Entwicklung und Evaluation eines zweistufigen Testinstruments für Schülervorstellungen zur Anfangsoptik
Get PDFDie Kenntnis von alternativen Vorstellungen bei Schülerinnen und Schülern ist eine Voraussetzung für die Entwicklung von Lernumgebungen zur Förderung physikalisch gültiger Konzepte. Die erste Begegnung mit der Physik stellt häufig die Optik dar, weshalb hier eine frühzeitige Etablierung von anschlussfähigen Denkmodellen für die weitere Beschäftigung mit der Physik ausschlaggebend sein kann. Um gedankliche Strukturen aufzudecken, sind offene Erhebungsmethoden wie Interviews oder Concept Maps zielführend. Um die Wirksamkeit von Lernumgebungen zu evaluieren, werden jedoch verfahrensökonomischere Methoden benötigt. Allerdings ist die Aussagekraft von Multiple-Choice Tests bezüglich der Vorstellungen, auf denen eine Auswahl basiert, oft eingeschränkt. Einen Lösungsansatz stellen zweistufige Testverfahren dar, die mithilfe bereits bekannter Schülervorstellungen entwickelt werden. Als Indikator einer bestimmten Vorstellung wird dabei die übereinstimmende Kombination aus Vorhersage und Begründung einer dargestellten Ausgangssituation gesehen. Der Beitrag behandelt das Testverfahren sowie die Testentwicklung und präsentiert Ergebnisse aus Erhebungen und Itemanalysen