PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Kleiner Aufwand, großer Nutzen? - Experimentiersets zur Unterstützung experimenteller Übungsaufgaben mit Smartphones
Get PDFMit der an der RWTH Aachen entwickelten App phyphox werden die Gestaltungsmöglichkeiten für Vorlesungen und Übungen in der Experimentalphysik um aktive experimentelle Tätigkeiten auf Seiten der Studierenden auch jenseits der Praktika erweitert. Eine der Möglichkeiten ist der Einsatz von experimentellen Übungsaufgaben. In mehreren Experimentalphysikveranstaltungen zeigte sich jedoch, dass die Akzeptanz solcher Übungsaufgaben auf Seiten der Studierenden gering ausfiel, sofern die Bearbeitung der Aufgaben nicht verpflichtend war. Eine Befragung von Studierenden des Maschinenbaus (N=537) ergab, dass die Mehrheit dieser Studierenden freiwillige (experimentelle) Übungsaufgaben generell aus Zeitgründen nicht bearbeitet. Zudem gab ein großer Teil der Studierenden an, nicht das nötige Material zur Bearbeitung der Übungsaufgabe zur Verfügung gehabt zu haben. Im Gegensatz zum erwähnten Zeitproblem kann dem durch das Bereitstellen von einfachen Zusatzmaterialien für die Bearbeitung der experimentellen Übungsaufgaben entgegengewirkt werden. Aus diesem Grund wurden in einem ersten Schritt vier Experimentiersets entwickelt, die im Wintersemester 2018/19 in drei Experimentalphysikvorlesungen an die Studierenden verteilt werden. Diese Experimentiersets sind auch für Schulen geeignet. Im Beitrag werden die Experimentiersets und die ersten Erfahrungen mit ihrem Einsatz vorgestellt
Diagnosebasierte Förderung (potenziell) leistungsfähiger Schüler*innen im Regelunterricht Physik
Get PDFIm Teilprojekt DiaMINT Physik wird an der Freien Universität Berlin im Rahmen des BMBF-geförderten Verbundprojektes LemaS davon ausgegangen, dass die Gesellschaft nicht nur von den intellektuellen, fachlichen und organisatorischen Kompetenzen, sondern auch im Hinblick auf Verantwortung, Vorbildcharakter und Gewissenhaftigkeit (hoch-) begabter junger Menschen profitieren kann. Aus diesem, aber auch aus Gründen einer verbesserten individuellen Förderung von Lern- und Leistungspotenzialen bei Schülerinnen und Schülern, werden grundlegende Theorien, aktuelle Forschungsergebnisse und der Erwerb diagnostischer Kompetenzen zum Thema Begabungsförderung vermehrt in die Lehrkräftebildung aufgenommen.Im vorliegenden Beitrag werden Forderungen in Bezug auf die Diagnostik und die Förderung physikbezogener Begabungen für Schule und Hochschule entsprechend der Forschungslage abgeleitet, um daraus Zielstellungen sowie erste Ansätze und Ideen zur Umsetzung für das Projekt DiaMINT Physik zu generieren
Conceptions of experiments in teaching mathematics and teaching physics in Vietnam
Get PDFThis article presents a part of the Inter-Tetra project. This study firstly reviews the literature on conceptions of experiments in didactics of math and didactics of physics to design questionnaires to survey the conceptions of experiments in teaching physics and teaching math in Vietnam. Thereafter, the survey has been conducted among the math and physics pedagogical students in the Hanoi National University of Education (HNUE). The results of the survey have revealed the similarities and differences of the concepts of an experiment in teaching math and physics. In addition, this study also discusses the causes and consequence of the similar and dissimilar concepts of experiments
Ein offenes IBE-Portal für den Physikunterricht zur digitalen Erweiterung experimenteller Lernumgebungen
Get PDFInteraktive Bildschirmexperimente (IBE) lassen sich als „digitale Zwillinge“ realer Experimente zur digitalen Erweiterung von Lernumgebungen vielfach einsetzen. Viele der in den letzten Jahrzehnten produzierten IBE sind jedoch nicht für den Physikunterricht verfügbar. Das neue IBE-Portal will den Bestand systematisch erschließen und für die Nutzung im Unterricht frei zugänglich machen. Dabei steht die unterrichtspraktische Gebrauchstauglichkeit im Vordergrund: Die konsequente Modularisierung der Angebote und die Trennung von IBE, Anleitungen und Lernaufgaben, ermöglicht die weitgehend universelle didaktisch-methodische Adaptierbarkeit an die spezifischen Bedarfe des Unterrichts. Die vollständige Integration von IBE in die Lehr-Lern-Plattform tet.folio ermöglicht sowohl das mobile (online) Lernen mit IBE als auch die Offline-Nutzung, beispielweise über die inzwischen weit verbreiteten interaktiven Whiteboards
Die Natur der Naturwissenschaften im Schüler*innen-Labor Physik vermitteln
Get PDFDie Natur der Naturwissenschaften (NOS) und adäquate Vorstellungen über wissenschaftliche Arbeitsweisen sind komplexe Metakompetenzen. Trotz der teilweise kontroversen Diskussion über Teilaspekte von NOS besteht jedoch weitgehend Einigkeit darüber, dass NOS als Bildungsziel in einer durch MINT-Wissenschaften geprägten Gesellschaft wesentlich ist.An der TU Darmstadt wird daher ein Konzept für das Schüler*innen-Labor Physik entwickelt und evaluiert, das Aspekte von NOS gezielt adressiert. Dieses Ziel soll methodisch durch einen forschend-entdeckenden Ansatz und die konkrete, inhaltliche Passung der Themen zur aktuellen Forschung am Fachbereich erreicht werden.In einer Begleitstudie dazu soll nicht nur erhoben werden, welche Vorstellungen über wissenschaftliche Arbeitsweisen und über NOS Schüler*innen im Anfangsunterricht Physik haben, sondern auch wie sich diese im Laufe eines Lernjahres in Kontroll- und Treatmentgruppe verändern.Im Vortrag werden ausgewählte Ergebnisse des ersten Erhebungszeitpunkts zu Beginn des aktuellen Schuljahres vorgestellt
A Novel Equivalence Principle for Quantum Gravity
Get PDFThe evolution of the early universe is a challenging topic for students in research clubs or similar learning groups. Here we study sub curvature length scales. For these small lengths a novel equivalence principle becomes valid. This principle can be successfully applied to the cosmic inflation, dark energy and dark matter. The first two applications are worked out in full detail here so that they can be directly used in a learning group
Erklärvideos im Physikunterricht
Get PDFErklärvideos bilden ein neues informelles Bildungsangebot, welches im großen Maße von Schülerinnen und Schüler angenommen wird. Diese Videos haben bereits Einzug in den Physikunterricht erhalten und sie werden auch in verschiedenen Forschungsprojekten verwendet. Da sie auf die Vermittlung von Handlungen oder abstrakten Inhalten zielen, eignen sie sich z. B zur Unterstützung des Experimentierens oder zur Vertiefung von physikalischen Konzepten. Bisher gibt es keine systematische Untersuchung ihrer fachdidaktischen Qualität und der Wirkung unterrichtlicher Nutzungsformen. Die fachdidaktische Qualität betrifft einerseits die Angemessenheit der Erklärung und andererseits das gewählte Videodesign.Der Beitrag gibt einen Überblick über die diskutierten theoretischen Ansätze und empirischen Befunde zur Wirksamkeit von Erklärvideos. Die Diskussion mündet in Hypothesen und die Begründung eines Untersuchungsdesigns zu ihrer Überprüfung. Der Fokus liegt auf dem Einsatz von Erklärvideos beim Experimentieren. Variiert werden die Erklärqualität, die multimediale Qualität und die Nutzungsform; untersucht wird ihr Einfluss auf das deklarative Handlungs- und Konzeptwissen als abhängige Variablen
Mathematische Modellbildung in einer vergleichenden Untersuchung
Get PDFAufgrund der bekannten Schwierigkeiten von Schülerinnen und Schülern in der Mechanik der gymnasialen Oberstufe wird eine Intervention zur Dynamik mithilfe von mathematischer Modellbildung vorgestellt. Ziel ist es dabei, Schülervorstellungen zu den ersten beiden Newton’schen Gesetzen zu korrigieren. Dazu wird die gleichungsbasierte Modellbildungssoftware „Newton-II“ eingesetzt, welche es den Lernenden ermöglicht, Bewegungen durch Eingabe von Kräften, der Masse und den Anfangsbedingungen eigenständig zu modellieren und mit realen Messdaten zu vergleichen.Ältere Forschungen zu graphischen Modellbildungssystemen haben bereits gezeigt, dass mit mathematischer Modellbildung die Argumentationslogik der Newton`schen Mechanik vermittelt werden kann und dass der Unterricht mit der Software für die Lernenden interessanter gestaltet werden kann, da es möglich ist, auf reale Probleme aus dem Alltag der Lernenden zurückzugreifen. Der Effekt des Einsatzes der graphischen Modellbildungssoftware war allerdings geringer als erwartet, was teilweise mit der schlechten Bedienbarkeit der damals verfügbaren Programme erklärt wurde.Hier soll untersucht werden, ob der Einsatz von aktueller gleichungsbasierter Modellbildungssoftware, welche einfacher zu bedienen ist, im Unterricht eine Verbesserung des Verständnisses der Newton’schen Mechanik herbeiführen kann. Dies wird durch eine Intervention an der Goethe-Universität Frankfurt im Prä-Post-Test-Design mit Treatment- und Vergleichsgruppe untersucht. Die Intervention und das Studiendesign werden hier vorgestellt
Idealisierungen und Modelle im Physikunterricht
Get PDFDie folgenden Überlegungen sollen einen Beitrag zur Klärung der Begriffe Idealisierung und Modell in der Physik und im Physikunterricht leisten. Im allgemeinen Umgang mit Modellen finden sich viele Begriffe, die möglicherweise das Gleiche oder nur Ähnliches beschreiben: modellieren, Situationsmodellierung, Modellkonstruktion, Idealisierung, Repräsentation, Modellbildung, Arbeiten mit Modellen, hinzu kommen englische Bezeichnungen wie (scientific) modeling, modeling based teaching, theoretical und instructional approach (...). Eine hilfreiche Strukturierung bieten Überlegungen zur Erfassung von Modellkompetenz aus der Biologie- und Physikdidaktik (Digel, Scheid, & Kauertz, 2018; Krüger, Kauertz, & Upmeier zu Belzen, 2018). Dabei gehen diese Strukturierungen bereits von bestehenden Modellen zur Erklärung eines Phänomens aus. Um aber ein physikalisches Phänomen oder Problem modellieren zu können, müssen im Vorfeld Idealisierungen vorgenommen werden. Diese Reflexion über die Genese von Modellen mittels Idealisierung erscheint bisher nicht genügend Beachtung innerhalb der Naturwissenschaftsdidaktiken zu erhalten.Der Fokus dieses Beitrags liegt daher auf dem Bereich der Konstruktion von Modellen, indem Idealisierungen verwendet werden. Hierfür wird eine Kategorisierung angeboten, die auf Hüttemann (2012)zurückgeht. Exemplarisch wird die Kategorisierung an einem Beispiel aus der Optik vorgestellt, wobei sie auf alle Teilbereiche der Physik anwendbar ist
Wie groß ist ein Neutronenstern? Elementarisierende Überlegungen und Abschätzungen
Get PDFNeutronensterne gehören zu den wohl exotischsten Objekten im Universum, vereinen sie doch die Masse eines Sterns mit einem (nicht nur aus astronomischer Perspektive) extrem kleinen Radius – die Oberfläche eines Neutronensterns entspricht etwa der doppelten Fläche des Saarlandes. Gerade solche außergewöhnlichen Objekte üben eine Faszination auf Lernende aus, da sie vollkommen außerhalb der menschlichen Erfahrungswelt liegen. In diesem Artikel sollen verschiedene Mög-lichkeiten gezeigt werden, wie mithilfe elementarisierender Überlegungen aus verschiedenen Be-reichen der Physik die Größenordnung von Neutronensternen bestimmt werden kann, ohne dass die – für präzise Berechnungen natürlich nicht zu vernachlässigende – Allgemeine Relativitätstheorie benötigt wird.Speziell auf sehr schnell rotierende Neutronensterne, die so genannten Pulsare, soll hierbei eingegangen werden. Die von ihnen ausgesandten, zunächst für außerirdische Signale gehaltenen, extrem regelmäßigen Pulse, die die Erde erreichen, wurden später für die Entdeckung der ersten Exoplaneten genutzt.Gleichzeitig bieten die hier vorgestellten Abschätzungen die Möglichkeit, mithilfe realer Daten die Überlegungen zu überprüfen