PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Entwicklung von AR-Applikationen für die Elektrizitätslehre der Sekundarstufe I
Full text linkExperimente stehen im naturwissenschaftlichen Unterricht nach wie vor im Zentrum des Unterrichtsgeschehens. Durch die Weiterentwicklungen im informationstechnischen Bereich ergänzen inzwischen kostengünstige digitale Medien und Werkzeuge das Experiment im Unterricht. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von Augmented-Reality(AR)-Applikationen. Mit deren Hilfe kann die reale Lernumgebung bzw. das Realexperiment gezielt mit computergenerierten Informationen überblendet werden. Die Sekundarstufe I bietet in der 9. Jahrgangsstufe in Bayern zum Thema der Elektrizitätslehre viele Experimente zur Anwendung einer augmentierten Lernumgebung. Dabei sollen die in diesem Projekt entwickelten Applikationen hauptsächlich die Modelle der magnetischen Felder sichtbar machen. Sie können jedoch auch zur Darstellung des „Unsichtbaren“, wie z.B. Atome, Elektronen oder Raumladungen, genutzt werden. In diesem Beitrag wird die Entwicklung unterschiedlicher Applikationen und deren Integration in Experimentierstationen vorgestellt. Mit diesen Stationen soll in einer weiteren Studie ein möglicher andersartiger Verlauf des Lernens der Thematik Magnetismus aufgedeckt werden. Bevor die Applikationen für die Pilotierung genutzt werden, werden diese mittels einer Mixed-Methods-Studie bezüglich ihrer Nutzerzufriedenheit evaluiert. Dabei kommt der quantitative System Usability Score (SUS) nach Brooke und ein qualitatives Leitfadeninterview zum Einsatz
Ein Masterstudiengang mit dem Profil Quereinstieg als alternativer Professionalisierungsweg für das Lehramt an Gymnasien und Integrierten Sekundarschulen
Full text linkDer Bedarf an Lehrkräften kann in vielen Bundesländern nicht durch grundständig ausgebildete Lehramtsabsolvent:innen gedeckt werden. Mit dem Ziel einer vollständigen Unterrichtsversorgung werden auch sogenannte Quer- und Seiteneinsteiger:innen in den Schuldienst eingestellt. Für diese gängige Praxis fehlt bislang ein konzeptueller Rahmen. Ein alternativer, an den Standards für die Lehrer:innenbildung orientierter Professionalisierungsweg ist der Masterstudiengang für das Lehramt an Integrierten Sekundarschulen und Gymnasien mit dem Profil Quereinstieg (Q-Master). Der Modellstudiengang wird seit dem Wintersemester 2016/17 im Land Berlin an der Freien Universität erprobt und die ersten Absolvent:innen sind bereits im Schuldienst. Teile der Evaluation des Studiengangs fokussieren exemplarisch auf das Fach Physik. Hier wird untersucht, welche Professionalisierungswege die Studierenden durchlaufen und welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede im Vergleich zu regulären Lehramtsstudierenden bestehen. Zu diesem Zweck werden unter anderem fachdidaktisches Wissen, Überzeugungen zum Lehren und Lernen und Berufswahlmotive erhoben. Im Beitrag werden erste Ergebnisse aus der Evaluation vorgestellt und diskutiert. Die Ergebnisse deuten auf eine gelingende Professionalisierung im Zuge des Q-Masterstudiums hin
Didaktische Ansätze für Quantum Random Number Generators (QRNG)
Full text linkIm Vormarsch der Quantentechnologien 2.0 sehen Enthusiasten und Medien den Quantencomputer an vorderster Front – auch, wenn dessen Entwicklung noch in den Kinderschuhen steckt. Viel greifbarer dagegen sind erste Errungenschaften der Quantensensorik und -kryptografie, wie die Erzeugung echter Zufallszahlen mittels quantenoptischer Zufallsgeneratoren (QRNGs). Diese schaffen es sich ganz bestimmte quantenmechanische Phänomene zu Nutze zu machen und sind inzwischen auch kommerziell verfügbar. Da sie auch relativ einfach zu erklären sind, können sie sich eignen, um Schülerinnen und Schülern Quantum Randomness näher zu bringen. Eine solche Betrachtung führen wir hier durch.
Die Kontextorientierung im EPo-EKo-Konzept aus Sicht der Lehrkräfte
Full text linkEin Ziel des binationalen Projektes „Elektrizitätslehre mit Potenzial - Elektrizitätslehre mit Kontexten“ (EPo-EKo) besteht darin, den Elektrizitätslehreunterricht lernwirksamer und gleichzeitig interessanter zu gestalten. Bisherige Forschungsergebnisse zeigen, dass eine gelungene Kontextorientierung zu einer Steigerung des Interesses an den physikalischen Inhalten beitragen kann. Vor dem Hintergrund, dass bisher jedoch kein kontextstrukturiertes und empirisch evaluiertes Unterrichtskonzept zu einfachen Stromkreisen vorliegt, wird im Rahmen des EPo-EKo-Projektes ein solches kontextstrukturiertes Unterrichtskonzept entwickelt. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass fachliche Inhalte an für die Lernenden möglichst interessanten und authentischen Fragestellungen erarbeitet werden, dabei aber auf die bewährte Sachstruktur des Frankfurter Unterrichtskonzepts, dem ein Potenzialansatz zugrunde liegt, zurückgegriffen wird. Zur qualitativen Evaluation der vorgenommenen Kontextstrukturierung im Unterrichtskonzept wurden zwölf Lehrkräfte mittels Online-Fragebogen sowie fünf davon zusätzlich mittels eines leitfadengestützten Interviews befragt. Die Lehrkräfte waren mit dem kontextstrukturierten Unterrichtskonzept vertraut, konnten aufgrund der Covid-19-Pandemie aber nur teilweise Unterrichtserfahrung mit diesem sammeln. Insgesamt wurde das kontextstrukturierte Unterrichtskonzept im Vergleich zum rein fachsystematischen Frankfurter Unterrichtskonzept als merkliche Verbesserung wahrgenommen. Die Befragung zeigte aber auch, dass einzelne Kontexte und deren Umsetzung durchaus kritisch gesehen wurden. Entsprechend des zyklischen Charakters von Design-Based Research ist als nächstes geplant, die Perspektive der Lernenden auf verschiedene Kontexte anhand von Akzeptanzbefragungen zu erheben, um das Unterrichtskonzept vor einer empirisch-quantitativen Evaluation in einem weiteren Design-Zyklus ggf. weiterzuentwickeln
Konzeption eines Forschungsprojekts zu kontextbasiertem traditionellen Unterricht zu einfachen Stromkreisen
Full text linkTrotz der enormen Bedeutung der Elektrizität für unser heutiges Leben wird der Unterricht zur elementaren Elektrizitätslehre von den Lernenden häufig als abstrakt und wenig interessant wahrgenommen, inhaltliche Lernziele werden zudem vielfach nicht erreicht. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen des Gesamtprojekts EPo-EKo ein kontextbasiertes Unterrichtskonzept zu einfachen Stromkreisen entwickelt („EKo-Konzept“). Anknüpfend an Vorarbeiten im Projekt werden in dem erstellten Schulbuch Kontexte wie „elektrische Fische“ oder „Geoelektrik“ behandelt, um das Interesse von Mädchen und Jungen gleichermaßen zu fördern. Im Gegensatz zu anderen Teilstudien des Gesamtprojekts EPo-EKo orientieren sich die in der EKo-Teilstudie entwickelten Materialien an der Sachstruktur des traditionellen Elektrizitätslehreunterrichts. Im Rahmen des Forschungsprojekts soll die Frage beantwortet werden, inwiefern Unterricht auf Basis des kontextstrukturierten Unterrichtskonzepts bei den Lernenden mit einem höheren Interesse und einem besseren konzeptionellen Verständnis einhergeht. Der Artikel stellt neben der Einbettung in das Gesamtprojekt EPo-EKo und in den aktuellen Stand der Forschung hierzu das Forschungsdesign und konkrete Beispiele für verwendete Kontexte vor
Dynamics in the early universe
Full text linkIn this paper we treat the dynamics of the universe and we will derive an equation. The derivation is intended to show that the equation can be solved and we will test whether the results obtained contain errors. In the last part of the essay we will discuss the possibilities how our program can be used and in which cases it makes sense to use it
Tagungsband der Beiträge 2021 als pdf
No full textDer Tagungsband 2021 kann auch als Gesamt-PDF heruntergeladen werden
3D-Druck und Mikrocontroller: Ein Dreamteam für Lowcost-Hightech-Experimente?
Full text linkDie eingeschränkte Verfügbarkeit von kommerziellen Lehrmitteln zur modernen Physik an allge-meinbildenden Schulen führt im Ergebnis dazu, dass sich Schülerinnen und Schülern nur sehr begrenzte Erkundungsmöglichkeiten zur modernen Experimentalphysik im schulischen Rahmen bieten. Um diese Lücke zu verringern, können 3D-gedruckte Bauteile und Mikrocontroller zur Entwicklung und Reproduktion neuer, innovativer Lehrmittel zur modernen Physik eingesetzt werden. Gerade die Kombination von Mikrocontrollern und 3D-Druck scheint vielversprechend, da diese Technologien wesentliche Bestandteile moderner Experimente abdecken können. Mögliche Strategien zur Realisierung solcher Lehrmittel werden am Beispiel dreier Experimentiermaterialien, die am Schülerlabor S’Cool LAB des CERN entwickelt wurden, exemplarisch diskutiert: einem interferometrischen Analogieexperiment zur Gravitationswellendetektion, einem funktionalen Modell eines Wechselspannungs-Linearbeschleunigers sowie einem 3D-gedruckten Experiment zum äußeren Fotoeffekt
tet.folio: Eine Online-Plattform für die Produktion innovativer Lehr-Lern-Angebote
Full text linkAls "Technology Enhanced Textbook", dem "Schulbuch der Zukunft" sowie als Verteilplattform für Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) hat sich tet.folio in den letzten 10 Jahren zu einer universell einsetzbaren Lehr-Lern-Plattform entwickelt. Nach einer Übersicht interaktiver Beispiele aus unterschiedlichsten Fachgebieten stellen wir das Potential von tet.folio als Plattform für Autorinnen und Autoren vor. Basierend auf einfachen Konzepten werden mit tet.folio einheitlich erscheinende Lehr-Lern-Angebote umsetzbar. Effektiv herstellbar sind mit tet.folio neben individualisierten Inhalten auch entsprechende Formatvorlagen, mit denen Autorinnen und Autoren einheitlich gestaltete Lehr-Lern-Angebote schnell umsetzen können. Eine ansprechende Gestaltung der Angebote unterstützt die Fokussierung auf Lerninhalte. Die so erstellten Inhalte können, wenn gewünscht, auch als PDF im DIN-A4 Format oder für den Offline-Einsatz exportiert werden
Digitale Kompetenzen beim Experimentieren fördern: Ortsfaktorbestimmung mit verschiedenen Sensoren im Physikunterricht
Full text linkDie KMK-Strategie zur Bildung in der digitalen Welt verlangt von allen Lehrkräften, die digitalen Kompetenzen ihrer Schülerinnen und Schülern im Fachunterricht zu fördern. Als ein mögliches Beispiel für die Förderung digitaler Kompetenzen im Physikunterricht wurde eine projektorientierte Unterrichtseinheit zur Bestimmung des Ortsfaktors durch Messungen der Schwingungsdauer unterschiedlicher Fadenpendel mit verschiedenen Sensoren und Messmethoden entwickelt. Neben fachspezifischen Kompetenzen werden auch allgemeinere digitale Kompetenzen geschult, indem die Lernenden durch die gemeinsame Arbeit in Forscherteams zur digital gestützten Kommunikation und Kollaboration motiviert und angeleitet werden. Ihr Vorgehen und ihre Messungen dokumentieren die Schülerinnen und Schüler digital, präsentieren ihre Ergebnisse im Anschluss und verteidigen ihr Vorgehen spielerisch im Rahmen eines Wissenschaftskongresses. In diesem Beitrag werden das Projekt und damit verbundene Möglichkeiten des fachlich orientierten Erwerbs digitaler Kompetenzen im Unterricht vorgestellt