PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Physik des Skateboardings - Materialabhängige Elastizitätseigenschaften des Skateboard Decks
Get PDFZum Zwecke der Kontextualisierung von Physikunterricht existieren zahlreiche Bezüge zu unterschiedlichen Sportarten. Ergänzend zu klassischen Beispielen, wie z.B. dem schiefen Wurf beim Basketball, besitzen insbesondere Sportarten mit einer gewissen Nähe zur Jugendkultur ein großes Potential, um die Auseinandersetzung mit physikalischen Inhalten zu motivieren. So basiert das Skateboarding auf grundlegenden Prinzipien der Mechanik und weist vielfach Bezüge zum Basiskonzept Energie auf. Als Grundlage für den Einbezug eines Sportkontextes in den Physikunterricht gilt es jedoch den physikalischen Hintergrund der jeweiligen Sportart zu klären.Bislang existieren hinsichtlich grundlegender Prinzipien des Skateboardings im Gegensatz zu anderen Sportarten nur in geringem Umfang fachliche Untersuchungen. Auch Hersteller von Skateboards nutzen selten empirische Daten zur Entwicklung von Skateboards, sondern berücksichtigen vor allem praktisches Erfahrungswissen. Der Beitrag widmet sich dieser Forschungslücke durch die experimentelle Analyse zentraler Einflussfaktoren auf die Dynamik skateboardtypischer Bewegungen. Die Untersuchungen umfassen eine experimentelle Kraftanalyse des Kicks und Pops sowie die Messung des Einflusses der Materialzusammensetzung eines Skateboard Decks auf die für das Sprungverhalten grundlegenden Elastizitätseigenschaften eines Skateboards
Modularer Aufbau eines induktiv aufladbaren Modell-Elektroautos
Get PDFBMW plant für das Jahr 2018 eine neue Variante eines seiner Hybrid-Fahrzeuge auf den Markt zu bringen: Der Akkumulator des BMW 530e iPerformance soll sich mithilfe einer speziellen Ladestation induktiv aufladen lassen und damit die E-Mobilität revolutionieren. Dies zeigt, dass sich das Prinzip der induktiven Energieübertragung inzwischen weit über das Laden von elektrischen Zahnbürsten und Smartphones hinaus erstreckt und sich der Anwendungsbereich ständig erweitert. Auch im Physikunterricht aller Schularten spielt die induktive Energieübertragung eine wichtige Rolle. Eine Verknüpfung des Themas Induktion mit dem induktiven Ladesystem für Elektroautos weckt das Interesse der Schülerinnen und Schüler, motiviert und unterstützt das Lernen durch lebensnahe Kontexte.In diesem Beitrag soll aus physikalischer und aus physikdidaktischer Sicht der Vorgang des induktiven Ladens anhand eines selbst entwickelten Modell-Elektroautos diskutiert werden. Der Fokus liegt hierbei auf dem modularen Aufbau, der sich von der Konzeption eines hochfrequenten Schwingkreises über eine resonante Übertragung bis hin zum Aufladen der Akkumulatoren erstreckt
Interviewstudie zu den Mindsets von Physiklehrkräften
Get PDFIn den USA haben die Forschungsergebnisse von C. Dweck gezeigt, dass die Überzeugungen von Kindern und Jugendlichen zu ihren Fähigkeiten in einem bestimmten Fach für deren Lernwege entscheidend sind. Nach dieser Theorie der Mindsets unterscheidet man zwei Grundtypen: Werden die Fähigkeiten in einem bestimmten Bereich auf angeboren Begabung zurückgeführt und damit als statisch angesehen, spricht man von einem Fixed-Mindset. Werden diese Fähigkeiten hingegen als erlern- und entwickelbar angesehen, spricht man von einem Growth-Mindset.Die Mindsets von Kindern und Jugendlichen werden wiederum geprägt durch die entsprechenden Überzeugungen ihrer Lehrkräfte. Im Bereich der Physik liegen zu diesen Überzeugungen der Lehrkräfte bisher jedoch nur sehr wenige Erkenntnisse vor. Aus diesem Grund wurde in einer explorativen Studie zunächst der Frage nachgegangen, ob sich die Typisierung „Fixed- oder Growth-Mindset“ entsprechend der Theorie von C. Dweck bei Physiklehrkräften am Gymnasium finden lässt. Dies wurde mithilfe von N=14 leitfadengestützten Interviews im Raum Darmstadt untersucht, die mit MAXQDA kategorienbasiert ausgewertet wurden. Auf diese Weise konnten vier der interviewten Personen dem Fixed-Mindset und zwei Personen dem Growth-Mindset zugeordnet werden. Jeweils vier weitere Personen wurden als Mischtypen, sog. Mixed-Mindsets, mit einer Tendenz zum Fixed- bzw. zum Growth-Mindset charakterisiert
Entwicklungssensibilität als Zugang zur Elementarteilchenphysik
Get PDFDie Behandlung der Elementarteilchenphysik in der Schule stellt Lehrende vor Herausforderun- gen. Die Verfügbarkeit von Unterrichtsmaterial ist gering und in den meisten Fällen ist eine päda- gogisch geleitete Legitimation für die verfügbaren Rekonstruktionen nicht transparent nachvoll- ziehbar. Mögliche Ansätze der Legitimierung werden kurz vorgestellt und anschließend um eine weitere, entwicklungssensible Perspektive ergänzt. Diese leitet aus dem Begriff der Entwicklungs- aufgaben Beiträge zum Prozess der Elementarisierung ab
Zur Effektivität von Lernvideos in der Vorbereitung auf das physikalische Anfängerpraktikum. Eine kriterienbasierte Evaluation.
Get PDFIm Wintersemester 2015/16 wurden an der Fakultät für Physik der Universität Wien, auf Basis kognitions-, und medienpsychologischer Erkenntnisse, vier acht bis zehn-minütige Lernvideos für ausgesuchte Themen im Rahmen des physikalischen Anfängerpraktikums entwickelt. Diese Videos wurden in einem Kontroll-, und Testgruppendesign der Hälfte der Teilnehmenden gezeigt und deren Effekt auf den Erfolg im Praktikum mittels Kriterien basierter quantitativer Evaluation untersucht. Es konnten trotz hoher Ausgangswerte bei der Kontrollgruppe, Steigerungen bei drei der vier Videos festgestellt werden. Die Videos wurden daher in die offiziellen Vorbereitungsmaterialien für das Praktikum aufgenommen und veröffentlicht
Teaching basic metrology concepts. A multiple intelligences didactical approach.
Get PDFThe adequate teaching of some metrology basic concepts at the senior high school level, may offer interesting results when used for the development of the student´s scientific skills. But inside the classroom, the students have different learning styles (for example: visual, aural, kinesthetic etc.). How to teach issues like the SI base quantities/units within these learning diversity in the same classroom? As a part of an educational research project and based on the contributions of Howard Gardner and others in the area of Multiple Intelligences (MI), a didactical strategy for teaching SI units using the so called ”learning-stations” will be proposed
Repräsentation als kognitiv entlastende Strategie beim Problemlösen?
Get PDFEine gute Repräsentation kann in hohem Maße zu einer erfolgreichen Lösung eines Problems beitragen [1, 6, 21]. Aus kognitionspsychologischer Sicht erscheint insbesondere die mit der Repräsentation verknüpfte Wiedergabe und Reduktion der zur Lösung notwendigen Informationen aus dem Kontext der Problemstellung mit einer Verringerung der Elementinteraktivität und der kognitiven Belastung einher zu gehen [40]. Im Rahmen einer Vorstudie mit 170 Schülerinnen und Schülern der Klassen 7 bis 10 untersuchten wir neben dem Einfluss der Repräsentation auf die Leistung die Rolle der kognitiven Belastung im Problemlöseprozess
LemaS-DiaMINT: Diagnosebasierte individuelle Förderung leistungsstarker und potentiell leistungsfähiger Schülerinnen und Schüler im Sach-, Naturwissenschafts- und Physikunterricht
Get PDFDiaMINT zielt als Teilprojekt des durch das BMBF geförderten Verbundprojekts ‚Leistung macht Schule’ (LemaS) am Standort FU Berlin auf die Entwicklung und Evaluation adaptiver Konzepte für eine diagnosebasierte individuelle Förderung von (potentiell) leistungsstarken Schülerinnen und Schülern in den Fächern Sachunterricht, Naturwissenschaften sowie Physik ab.Im Projekt werden gemeinsam mit den Schulen pädagogische Leitbilder entworfen und darauf aufbauend domänenspezifische Diagnosetools und Förderungsmöglichkeiten entwickelt, erprobt und evaluiert. Berücksichtigt werden dabei die jeweiligen Besonderheiten des Faches, die Rahmenbedingungen in den beteiligten Schulen sowie die spezifischen Potenziale und Bedürfnisse der Schülerinnen und Schüler. Die entwickelten Instrumente werden zunächst in Lehr-Lern-Labor-Situationen an der Universität getestet. Dabei werden auch Studierende bereits frühzeitig in Theorie und Praxis der Identifikation und Forderung leistungsstarker bzw. potentiell leistungsfähiger Kinder im Sach-, Naturwissenschafts- und Physikunterricht eingeführt
Kumulatives Lehren der Mechanik in der Lehramtsausbildung
Get PDFKognitiv aktivierende Lehr- und Übungsformen, die wiederkehrend physikalische Grundkonzepte der Mechanik wie das Kraftkonzept oder die Erhaltungssätze für Energie, Impuls und Drehimpuls in wechselnden Kontexten aufgreifen, sollen kumulatives Lernen der Mechanik bei Lehramtsstudierenden unterstützen und im besten Fall optimieren. Zu den kognitiv aktivierenden Hochschullehrformen zählen wir z.B. die Mazursche Peer Instruction, Diskussionen in Kleingruppen oder Worked Examples. Diese Übungsformen sind in eine Vorlesung integriert, die medial einfach und zugleich theoretisch fundiert unterstützt, soziale Interaktion zwischen den Teilnehmern zulässt und eine Fragekultur fördert.Kumulatives Lernen soll Physiklehramtsstudierenden insbesondere in Unterrichtssituationen zu verlässlich abrufbaren und flexibel anwendbaren mentalen Repräsentationen dieser Grundkonzepte verhelfen. Neben dem wiederholten Aufgreifen der Grundkonzepte der Mechanik im Rahmen einer mehrsemestrigen Reihe von Veranstaltungen zur Mechanik orientieren wir uns deshalb auch an den bekannten Schülervorstellungen zur Mechanik, die auch bei den Studierenden vorhanden sind, diagnostiziert und mit den Studierenden reflektiert werden.Wir werden das entwickelte Veranstaltungsformat exemplarisch vorstellen. Wir folgen forschungsmethodisch dem Design-based Research Ansatz. Die mehrfachen Entwicklungs-, Erprobungs- und Evaluationszyklen sollen zum Einen die eigene Lehre verbessern und zweitens zu einem Prototyp für effektive Hochschullehre im Lehramtsstudium Physik führen, der an anderen Hochschulen adaptiert werden kann.Zudem stellen wir erste Evaluationsergebnisse der Einschätzung der Lernwirksamkeit der ergriffenen Maßnahmen durch die Studierenden vor, die den eingeschlagenen Weg bestätigen. Unser Projekt ist Teil der Qualitätsoffensive Lehrerbildung
Verallgemeinerte Matrizeninverse und Moore-Penrose-Matrizeninverse aus physikdidaktischer Sicht
Get PDFDie Geometrie verknüpft Hestenes zufolge die Algebra mit der physikalischen Welt. Dies ist die Sicht eines Physikers und Physikdidaktikers und so auch meine Sicht.Dennoch ist klar, dass Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler anderer Fachgebiete diese Verknüpfungsbeziehung unter einem anderen Blickwinkel betrachten werden. So ist es aus wirtschaftsmathematischer Perspektive nicht nur legitim, sondern auch didaktisch gerechtfertigt, die Verknüpfungsrichtung umzudeuten und zu sagen: Die Physik verknüpft die Algebra mit der Geometrie.Am Beispiel verallgemeinerter Matrizeninverse wird dies aufgezeigt und hinterfragt: Moore-Penrose-Matrizeninverse werden derzeit in einführenden Wirtschaftsmathematik-Lehrbüchern hauptsächlich algebraisch unter Bezug auf die vier Moore-Penrose-Bedingungen motiviert und diskutiert. Durch Rückgriff auf physikalische und physikdidaktische Argumentationsmuster der Pauli-Algebra können Moore-Penrose-Matrizeninverse jedoch geometrisch fundiert und so über die Algebra weit hinausgehend erörtert werden.Bei dieser Sichtweise wird die Mathematik somit nicht als ein Werkzeug der Physik, sondern die Physik – oder zumindest ein originär aus der Physik stammendes Konstrukt – als ein didaktisches Werkzeug der Mathematik betrachtet.