PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Entwicklung eines Konzeptes für einen außerschulischen Lernort - Optische Phänomene im Technikmuseum
No full textIn der regionalen Bildungslandschaft nehmen Museen als außerschulische Lernorte einen besonderen Platz ein. Viele Ansätze bezüglich der Arbeit mit Kindern und Jugendlichen lassen sich auf Museen übertragen, doch für jeden Einzelfall muss ein spezifisch angepasstes didaktisches Konzept erarbeitet werden. Verschiedene zielgruppengerechte Führungen, die zum Konzept eines jeden Museums gehören, reichen allein nicht aus, um das Interesse für solche außerschulischen Lernorte aufrechtzuerhalten. Hinzukommen müssen mindestens Workshops für Lernende, denn solche Veranstaltungen berücksichtigen das Bedürfnis der Kinder und Jugendlichen nach Eigenaktivität. Darüber hinaus sind wechselnde Ausstellungen neben den dauerhaft angebotenen Exponaten enorm wichtig. Im Vortrag wird hierzu ein Beispiel aus dem Technikmuseum Freudenberg (Siegerland) vorgestellt, indem eine Ausstellung zu optischen Phänomenen geplant, durchgeführt und durch Workshops zum Bau eines einfachen Fernrohrs begleitet wurde. Ein Teil der Exponate und Versuchsanordnungen wurde von der Physikdidaktik der Universität Siegen angefertigt. Die Herausforderung bei der Gestaltung von Exponaten besteht in der Anpassung der Versuchsanordnungen an räumliche Gegebenheiten und in der Berücksichtigung einer größtmöglichen Eigenaktivität bei gleichzeitiger Beachtung von Sicherheits- und Kostenfaktoren
Smartphone-Experimente zu harmonischen Pendelschwingungen mit der App phyphox
Get PDFDas Smartphone ist fester Bestandteil der alltäglichen Lebenswelt der heutigen Schülerinnen und Schüler. Aufgrund einer Ausstattung mit diversen Sensoren, die eine große Bandbreite physikalischer Daten erfassen können, sind die Einsatzmöglichkeiten des Messgeräts „Smartphone“ auch im schulischen Physikunterricht sehr vielfältig. Im Gegensatz zu den meisten auf dem Markt erhältlichen Apps kann die an der RWTH Aachen entwickelte, kosten- und werbefreie App phyphox verschiedene Sensoren des Smartphones auswerten und dem Kontext des Experiments entsprechend darstellen. Neben einer Reihe von vordefinierten Experimenten besteht mit einem Editor die Möglichkeit, eigene Experimente zu kreieren und bei Bedarf über einen Fernzugriff zu steuern. Exemplarisch wurden zwei Smartphone-Experimente zu harmonischen Schwingungen für die Sekundarstufe II entwickelt. Sie ermöglichen eine sehr kostengünstige Realisierung von Versuchen mit digitaler Messwerterfassung in dem Themenfeld und bieten die Möglichkeit, mit dem Editor gezielt auf die Rahmenbedingungen einzelner Lerngruppen einzugehen. Damit stellen sie eine attraktive Alternative zu aktuell in der Schulpraxis vorherrschenden Versuchsdurchführungen dar
Interdisziplinäre Experimente im Modul „Naturwissenschaftliche Grundlagen“ am Bei-spiel einer Farbstoffsolarzelle
Get PDFIn vielen ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen lernen die Studierenden zwar ein oder zwei Semester lang die Grundlagen der Physik kennen, häufig fehlen ihnen jedoch jegliche Grundlagen in Chemie oder Biologie, obwohl diese Naturwissenschaften für interdisziplinäre Projekte durchaus nützlich sein können. In den Studienrichtungen Mechatronik und Apparative Biotechnologie wird daher ein neues Modul „Naturwissenschaftliche Grundlagen“ konzipiert und im kommenden Jahr umgesetzt, in dem neben der Physik auch Chemie und Biologie gelehrt werden. Diese Kombination erlaubt die Integration interdisziplinärer Fragestellungen in den Unterricht. In den Praktika beschäftigen sich die Studierenden dementsprechend mit Experimenten, in denen viele verschiedene Wissensgebiete verknüpft sind.Der Artikel stellt beispielhaft das Experiment „Farbstoffsolarzelle“ vor. Beim Bau einer Farbstoffsolarzelle und der Aufnahme ihrer I-U-Kennlinie werden u. a. die Bereiche Elektronik (Schaltkreise, strom-/spannungsrichtige Messungen), Leitfähigkeit (Elektronen, Halbleiter, Leiter) und Licht (Maßeinheiten, Wellenlängen) angesprochen, aber ebenso Redox-Reaktionen, Farbstoffe und elektronische Übergänge in Molekülen. Der Text stellt die bisherigen Erfahrungen in der Umsetzung dieses Versuches mit Studierenden dar und gibt einen Ausblick auf weitere Details des zukünftigen Praktikumsversuchs
ELIXIER: Demonstration einer kompetenzorientierten Mixed-Reality-Experimentierumgebung
Get PDFDas Projekt "Erfahrungsbasiertes Lernen durch interaktives Experimentieren in erweiterten Re-alumgebungen (ELIXIER)" wird im Rahmen des Förderschwerpunkts "Erfahrbares Lernen" durch das BMBF gefördert. Ziel ist die Demonstration und Evaluierung einer intelligenten Experimen-tierumgebung für Praktika, die eine "nahtlose" Lernbegleitung über alle Phasen des Experimen-tierprozesses (Vorbereiten - Durchführen - Nachbereiten) ermöglicht. Auf Grundlage der didakti-schen Konzeption einer Autoren- und Lernumgebung zur Verknüpfung realer und virtueller Erfah-rungen wurden erste Lernszenarios ausgestaltet, in denen es möglich ist, Wissen und Fertigkeiten effizient und praxisnah zu erwerben
Low Cost - High Fun. Messwerterfassung mit dem Raspberry Pi.
Get PDFNeben dem Arduino hat kein Mikrorechnersystem in der letzten Zeit mehr Furore gemacht als der Raspberry Pi: Vor etwa 10 Jahren gründete der britische Computerwissenschaftler Eben Upton die Raspberry Pi Foundation mit dem Ziel, die nächste Generation (wieder) für das Programmieren zu begeistern; die Absicht, einen Computer zu entwickeln, hatten Eben Upton und seine Kollegen ursprünglich gar nicht. Dennoch wurden im Jahr 2007 erste Pläne entworfen für einen kostengünstigen Mini-PC, und fünf Jahre später kam das erste Exemplar auf den Markt. Wurde der Raspberry Pi ursprünglich entwickelt, um Schülerinnen und Schülern eine intensive Auseinandersetzung mit der Programmierung attraktiv zu gestalten und hierfür insbesondere auch eine kostengünstige Lösung bzw. Übungsmöglichkeit anzubieten, so stellte sich schnell heraus, dass der kleine Einplatinencomputer nicht nur Programmierern wie auch Tüftlern und Bastlern schier ungeahnte Möglichkeiten bietet: Zusammen mit diversen Hardware-Zusätzen kann er vergleichsweise einfach und vor allem preiswert zur computergestützten Messwerterfassung verwendet werden. In dem hier vorliegenden Artikel werden Möglichkeiten aufgezeigt, wie der Raspberry Pi eingesetzt werden kann für die Messung physikalischer Größen im Rahmen eines spannenden und kreativen Physikunterrichts. Dabei werden grundlegende didaktische Aspekte diskutiert wie das Lernen von, aber auch das Lernen über naturwissenschaftliche Arbeitsweisen; konkrete praktische Umsetzungen einer Messwerterfassung mit dem Einplatinenrechner werden im erläutert
Schülervorstellungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern
Get PDFIn Forschungsgemeinschaften spielen Kommunikation und Kooperation zwischen den beteiligten Personen und Arbeitsgruppen eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund wurde bei der Konzeption des Schülerlabors SCIphyLAB_nano an der RWTH Aachen ein Verständnis der Kooperation zum zentralen Lernziel für Schülerinnen und Schüler erklärt. Der Sonderforschungsbereich 917 „Nanoswitches“ (SFB 917, 2017) diente dabei sowohl für die fachlichen Inhalte als auch für typische Arbeitsabläufe in den Naturwissenschaften als Vorbild. In einer explorativen Vorstudie wurden in einem offenen Erhebungsformat mit Zeichnungen und Texten die Schülervorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern von 189 SuS gesammelt und inhaltsanalytisch ausgewertet. Darauf aufbauend wurde unter Berücksichtigung eines von Wentorf, Höffler und Parchmann (2015) entwickelten Fragebogens ein Piktogramm-Text-Fragebogen gestaltet und getestet. Erste Ergebnisse zeigen sowohl einen positiven Einfluss des Einsatzes der Piktogramme im Erhebungsinstrument als auch des Schülerlaborbesuchs auf ausgewählte Vorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern
Eine Masse-Radius-Beziehung Weißer und Brauner Zwerge - Ein einfaches Modell
Get PDFDiverse Studien zeigen, dass die Behandlung astrophysikalischer Themen das Interesse an der Physik steigern kann. Dementsprechend sollten derartige Themen in der Schule in allen Stufen behandelt werden, speziell wenn sie die Möglichkeit bieten, verschiedene Bereiche der Physik zu verbinden.In der Astrophysik ist die Masse-Radius-Beziehung für Hauptreihensterne im Allgemeinen bekannt. Weniger verbreitet ist jedoch, dass sich für die meisten Himmelskörper im hydrostatischen Gleichgewicht eine Masse-Radius-Beziehung herleiten lässt und dass sich die Proportionalitäten dabei deutlich unterscheiden können.Es wird gezeigt, wie man mit Oberstufenphysik und elementarer Mathematik eine Masse-Radius-Beziehung für Weiße und Braune Zwerge herleiten und dabei Mechanik, Quantenphysik und Thermodynamik verbinden kann. Gleichzeitig können die Lernenden erkennen, dass Weiße und Braune Zwerge – entgegen der Intuition – mit zunehmender Masse kleiner werden.Mithilfe ähnlicher Überlegungen kann man auch für andere Himmelskörper, wie etwa Gasplaneten, eine Masse-Radius-Beziehung herleiten
Qualifizierung von Quereinsteiger*innen – Professionelle Kompetenzen der Q-Master-Studierenden
Get PDFAn der Qualitätsoffensive Lehrerbildung ist die Freie Universität Berlin mit dem Projekt „K2teach – Know how to teach“ beteiligt. Das Teilprojekt „Q-Master: Qualifizierung von Quereinsteiger*innen im Master of Education“ fokussiert auf das Thema des Quer- und Seiteneinstiegs für ausgewählte Mangelfächer wie z. B. Physik. Im Wintersemester 2016/17 startete dazu ein Modellversuch im Land Berlin.Das Projekt verfolgt das Ziel, die Quereinstiger*innen innerhalb eines viersemestrigen Master of Education ausreichend für den anschließenden Vorbereitungsdienst zu qualifizieren. Dabei soll ein adäquates Ausbildungsniveau im Vergleich zu regulären Lehramtsstudierenden erreicht werden. Ob dies gelingt, wird in der Begleitforschung und Evaluation des Studienganges untersucht. Hierbei liegt das Augenmerk auf der Entwicklung professioneller Kompetenzen von Lehrkräften. In einer ersten Erhebung wurden bei der ersten Studienkohorte (N=29) folgende Konstrukte erhoben: pädagogische Vorerfahrungen, Berufswahlmotive, Lehrer-Selbstwirksamkeitserwartung, Studienerfolg und soziodemografische Daten. Im Fach Physik werden die Q-Master Studierenden studienbegleitend zu Fachdidaktischem Wissen, Fachwissen und ihren Überzeugungen zum Lehrberuf und ihren Fächern befragt
Prozessorientierte Analyse der Erstellung von Diagrammen mit Fehlerbalken
Get PDFExperimentell ermittelte Messwerte besitzen Messunsicherheiten, welche für naturwissenschaftliches Arbeiten besonders wichtig sind (Heinicke, 2012). Allerdings stellt für viele Studierende sowohl das Bestimmen von Messunsicherheiten als auch der Umgang mit ihnen ein großes Problem dar. Diese Defizite werden besonders in Physikpraktika an Universitäten erkennbar, in denen die meisten Studierenden erstmals selbstständig mit Messunsicherheiten arbeiten (Buffler et al., 2001). Um effektive Lernumgebungen zur Unterstützung der Studierenden entwickeln zu können, sind Kenntnisse über die Schwierigkeiten der Studierenden bei der Berücksichtigung von Messunsicherheiten notwendig. Zur Identifikation solcher Schwierigkeiten wurden im Rahmen einer Studie im WS 2015/16 drei Ansätze zur Analyse von Diagrammen, welche von Studierenden der Biologie und Biotechnologie im Rahmen eines Physikpraktikums im Selbststudium erstellt wurden, entwickelt. Das erste Analyseinstrument basiert auf einem Kategoriensystem, mit dem die formale Qualität von Diagrammen beurteilt werden kann. Beim zweiten Analysezugang wurden auf Basis dieses Kategoriensystems Erstellungsprozesse von Diagrammen untersucht. Zuletzt wurden anhand der verbalen Kommunikation der Studierenden während ihrer Arbeit an Diagrammen mit Fehlerbalken Rückschlüsse auf ihr Verständnis von Messunsicherheiten gezogen. In diesem Beitrag werden die drei Analyseansätze vorgestellt und erste Ergebnisse ihrer Anwendung diskutiert
Die Kompetenz von Studierenden, Schülerschwierigkeiten zu diagnostizieren
Get PDFIm Rahmen einer kürzlich abgeschlossenen Promotion (Draude,2016) wurde gezeigt, dass es Lehrkräften im Allgemeinen nur unzureichend gelingt, Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren vorherzusagen bzw. handlungsbegleitend zu erkennen. Anknüpfend daran wird in dem vorliegenden Promotionsvorhaben der Frage nachgegangen, wie diese diagnostischen Fähigkeiten in der Lehrerbildung gefördert werden können.In einem ersten Schritt werden mögliche Ursachen für das Ge- oder Misslingen der Diagnose geklärt. Dazu werden Studierende in Interviews zu erwartbaren Schwierigkeiten beim Einsatz einer Experimentieraufgabe zum Hooke‘schen Gesetz befragt. Um Zusammenhänge zu eigenen Schwierigkeiten herausarbeiten zu können, wird die Bearbeitung des Experimentierauftrags durch die Studierenden erfasst und analysiert. Zusätzlich wird der Frage nachgegangen, welche Situationen durch die Studierenden überhaupt als Schwierigkeit wahrgenommen werden. Als Auswertungsmethode wird die Qualitative Inhaltsanalyse nach Mayring verwendet