PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Einsteins EJASE-Modell als Ausgangspunkt physikdidaktischer Forschungsfragen
Get PDFDie Physik ist zweifelsohne eine empirische Wissenschaft. Dennoch haben viele Begriffe der Physik keine direkte empirische Referenz und auch die mathematische Struktur der Physik spricht dafür, dass Physik ein menschengemachtes Theoriegebäude ist, das in vielen Aspekten von Konventionen lebt. Der Ambivalenz der Physik zwischen Theorie und Empirie muss auch die Physikdidaktik Rechnung tragen, wenn sie sich mit Fragen zu Begriffsbildungsprozessen im Physikunterricht, zur Rolle der Mathematik in der Physik oder zur erkenntnistheoretischen Bedeutung des Experiments beschäftigt.Im vorliegenden Artikel wird das EJASE-Modell Einsteins vorgestellt, welches zum Ziel hat die Theoriebildungsprozesse im Spannungsfeld zwischen Theorie und Empirie zu beschreiben. Aus diesem Modell sollen mögliche Forschungsansätze für die Physikdidaktik abgeleitet und zur Diskussion gestellt werden
Zur Evaluation von Cross-Age Peer Tutoring im Physikunterricht
Get PDFCross-Age Peer Tutoring (CAPT) stellt eine Lernform dar, bei der ältere Schüler/innen Jüngere beim Lernen unterstützen. Bisher war die Frage offen, ob die in anderen Fächern und Altersstufen gefundenen positiven Zusammenhänge auch im Physikunterricht mit 10 bis 14-Jährigen bestehen, da Physiklernen aufgrund der aus der Fachdidaktik bekannten Rahmenbedingungen zum Conceptual Change spezielle Bedingungen benötigt. In der vorliegenden Studie wurden innerhalb von zwei Unterrichtsjahren Schüler/innen in Elektrizitätslehre und in Optik (NE = 172, bzw. NO = 141) aus den Schulstufen 5 bis 8 einem klassenweisen Tutoring, mehrheitlich in Dyaden, unterzogen und beforscht. Die Gestaltung der Intervention orientiert sich an Merkmalen konstruktivistischer Lernumgebungen. Um die Methode zu evaluieren wurde in einem Praetest – Posttest – Follow-up-Testdesign das Wissen der Schüler/innen dokumentiert. Die Ergebnisse zeigen, dass CAPT bei den durchgeführten Wissenstests zu einer Verbesserung mit Effektstärken von 0,46 bis 0,62 führt. Durch multiple lineare Regression konnten der Praetestscore, die aktive Rolle im Tutoringprozess und die Muttersprache als Prädiktoren für die Posttestergebnisse identifiziert werden. Hingegen konnten nur schwache Zusammenhänge zur Motivation gezeigt werden. Die Persistenz der Methode stellte sich durch Analysen der Follow-up Tests als zufriedenstellend heraus. Zusammenfassend lässt sich CAPT als wirksame Methode für den Physikunterricht empfehlen, da bei allen Beteiligten Lernfortschritte nachgewiesen werden konnten
Heterogene Lernvoraussetzungen in naturwissenschaftlichen Bildungsprozessen
No full textUm Schülerinnen und Schülern die Ausschöpfung ihres Lernpotentialsund positive Bildungserlebnisse beim Lernen von Physik zu ermöglichenist es notwendig, ein adaptives professionelles Umfeld zu kreieren.Dies gilt sowohl für den Unterricht an Schulen und die Lehre anHochschulen als auch für außerschulische Bildungsorte. Adaptives Handelnder professionellen Akteurinnen und Akteure, passgenaue Medien,flexibles Mobiliar und experimentelles Equipment sowie zugänglicheRäumlichkeiten sind einige der Voraussetzungen, die es zu bedenkengilt in der Gestaltung inklusiver Bildungsräume. Dieser Beitrag stelltkonkrete Beispiele und Forschungsergebnisse vor, die aus Feldforschungenim Flensburger Science Center Phänomenta hervorgegangen sind
Wirkungen des Formats Lehr-Lern-Labor
Get PDFIn den MINT-Fächern sind Lehrveranstaltungen im Format Lehr-Lern-Labor (LLL) an vielen Orten bereits zu integralen Bestandteilen der Lehrkräftebildung geworden. Im Rahmen der Qualitätsoffen-sive Lehrerbildung und anderen Projekten wie z. B. dem DTS-Entwicklungsverbund werden Lehr-Lern-Labore als praxisnahe Lernorte weiter entwickelt, intensiv beforscht und als innovatives Lehr-format auch auf andere Fächergruppen ausgeweitet. An der Freien Universität wurde das Format des LLL-Praxisseminars in der Physik bereits vor vielen Jahren eingeführt und seit dem in unter-schiedlichen Varianten erprobt, auch in weiteren Fächern. Inzwischen sind LLL-Seminare (LLLS) sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudium verankert. Über die tatsächlichen Wirkungen von LLL-Formaten ist allerdings noch wenig bekannt, auch darüber, welche Rolle Lehr-Lern-Labor-Seminare als Praxiselemente beim systematischen Kompetenzaufbau im Studium spielen können. Der vorliegende Beitrag liefert eine theoretische Rahmung für das Veranstaltungskonzept sowie erste Ergebnisse aus den oben genannten Projekten
Diagnostik experimenteller Strategien: Validierung eines prozessorientierten Instruments
Get PDFBei der Untersuchung experimenteller Prozesse standen in der Vergangenheit Prozessaspekte während der Durchführung von Realexperimenten nur selten im Mittelpunkt. Einer der Hauptgründe hierfür liegt darin, dass bislang meist Instrumente fehlten, um die während dieser Phase stattfindenden experimentellen Handlungsabfolgen in geeigneter Weise abbilden zu können. Deshalb wurde exemplarisch für die optische Justage bei einem Versuch zum Photoeffekt, den Studierende im Rahmen eines Physikpraktikums an der RWTH Aachen absolvieren, ein vorstrukturiertes Smartpen-Verlaufsprotokoll entwickelt. In diesem sind alle im vorliegenden Experimentierraum möglichen Handlungen abgebildet und in Schritte gegliedert. Durch schrittweises Ankreuzen solcher Handlungen dokumentieren die Studierenden bei diesem probandenfokussierten Ansatz ihre Justage mit dem Protokoll. Durch die Datenaufnahme mit Smartpens ist im Anschluss die zeitliche Schrittabfolge rekonstruierbar. Die so erhobenen Handlungsabfolgen können dann die Grundlage für eine Untersuchung der strategischen Aspekte bilden, die im Kontext der experimentellen Aufgabe auftreten. Für eine konvergente Validierung des entwickelten Smartpen-Verlaufsprotokolls werden die gewonnenen Schrittabfolgen mit denen aus einem objektfokussierten Ansatz verglichen, bei dem dieselben Handlungen indirekt mittels einer am Aufbau implementierten Sensorik erfasst werden. Im Beitrag wird ein erster Einblick in den Vergleich der beiden Datensätze aus probanden- und objektfokussierter Erfassung gegeben
Zur Lösung Linearer Gleichungssysteme mit Hilfe gemischter Sandwich-Produkte
Get PDFDie Lösung Linearer Gleichungssysteme beruht nach Cramer und Graßmann auf der intelligenten Verknüpfung von Determinanten bzw. äußeren Produkten. Dieser historisch gefestigte Lösungsansatz wurde vor einer Formulierung Geometrischer Produkte entwickelt und stellt letztendlich eine schrittweise Verknüpfung von Produkten aus zwei geometrisch-algebraischen Faktoren dar.Dieser Lösungsansatz soll aus physikalischer und physikdidaktischer Perspektive hinterfragt und durch einen Lösungsansatz, der sich auf Produkte aus drei Faktoren (gemischte Sandwich-Produkte) stützt, ergänzt werden.
ELIXIER: Didaktische Konzeption einer kompetenzorientierten Mixed-Reality-Experimentierumgebung
Get PDFDas Projekt ELIXIER (Erfahrungsbasiertes Lernen durch interaktives Experimentieren in erwei-terten Realumgebungen) wird im Rahmen des Förderschwerpunkts „Erfahrbares Lernen“ durch das BMBF gefördert. Es erfolgt in Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus Forschung, Kreativ-wirtschaft und Lehrmittelindustrie. Ziel ist die Demonstration und Evaluation einer intelligenten Experimentierumgebung für Praktika, die eine nahtlose Lernbegleitung (Seamless Learning) über alle Phasen des Experimentierprozesses (Orientieren - Vorbereiten - Durchführen - Nachbereiten) ermöglicht. Der Lernprozess wird durch die Echtzeit-Analyse von Handlungen und Experimentzu-ständen und über die intelligente Vernetzung aller Komponenten im “Seamless Smart Lab“ (S2L) unterstützt. Eine tutorielle Assistenz begleitet den Experimentierzyklus und stellt bedarfsgerecht Informationen und weiterführende Hinweise zur Verfügung
Der Umgang mit Daten aus erster und zweiter Hand im Physikunterricht
Get PDFDer Umgang mit und die Evaluation von Daten ist Teil wissenschaftlichen Arbeitens. Um Fertigkeiten im Umgang mit Daten im Unterricht zu vermitteln, werden in der Regel Daten aus Experimenten verwendet. Diese können von den Schülerinnen und Schülern selbst (Daten aus erster Hand) oder von anderen Personen (Daten aus zweiter Hand) erhoben werden. Die Akzeptanz von Daten kann als Ergebnis einer Einschätzung der Glaubwürdigkeit dieser Daten oder des Überbringers der Daten betrachtet werden. Das Konstrukt der Glaubwürdigkeit kann somit ein Werkzeug sein, um die unterschiedliche Wirkung verschiedener Datentypen zu verstehen. Diese Arbeit stellt eine Interviewstudie vor, welche die Nutzung von Kriterien für die Bewertung von Glaubwürdigkeit durch Schülerinnen und Schüler untersuchte, nachdem diese entweder mit Daten aus erster Hand oder Daten aus zweiter Hand konfrontiert wurden. Die Studie konnte keine nennenswerten, signifikanten Unterschiede zwischen den Versuchsgruppen ausmachen. Das gilt sowohl für die Nutzung der Kriterien durch die Probanden als auch für ein Ranking von vorgegebenen Aspekten der Glaubwürdigkeitsbewertung
Die persönliche Gleichung in der Astronomie und ihre didaktischen Implikationen
Get PDFIn Zeiten zunehmender Technisierung stellt sich auch für den Physikunterricht die Frage, inwieweit man sich auf komplexe Messgeräte stützt oder „herkömmliche” Instrumente hinzuzieht. Moderne elektronische Messinstrumente verschleiern nicht selten den physikalischen Kern des Messvorgangs. Es kann deshalb vor allem aus fachdidaktischen Gründen sinnvoll sein, bewusst auf moderne elektronische Methoden der Messwerterfassung zu verzichten. Allerdings ist dabei zu beachten, dass viele Lernende analoge Messverfahren als antiquiert und ungenau ansehen - nicht zuletzt auch deshalb, weil sie der Auffassung sind, moderne Technik würde den Menschen als Fehlerquelle ausschließen.Beim Verzicht auf klassische Messmethoden tritt jedoch eine verpasste Chance hinzu: Es kann äußerst spannend und interessant sein, das Individuum Mensch und seinen unmittelbaren Einfluss auf die Resultate von Experimenten zu betrachten. Der Blick ins 19. Jahrhundert zeigt, wie sich im Rahmen der Einführung verbesserter Instrumente zur Ermittlung der Zeitpunkte von Sternpassagen plötzlich eine neue Fehlerquelle auftut. Friedrich Wilhelm Bessel analysierte diese Einflüsse auf die Messwerte und erkannte als erster ihre Abhängigkeit von der Person des Beobachters. Durch die quantitative Beschreibung der sogenannten persönlichen Gleichung und ihrer Berücksichtigung in der Positionsastronomie gelangen ihm und anderen Beobachtern fortan signifikante Verbesserungen der Datenbestände
Umsetzung der Kompetenzorientierung in österreichischen Physikschulbüchern der Sekundarstufe I
Get PDFIm Zuge der Entwicklung der österreichischen Bildungsstandards wurde im Auftrag des österreichischen Unterrichtsministeriums (BMBF) zwischen 2007 und 2011 ein Kompetenzmodell für naturwissenschaftliche Fächer der 8. Schulstufe entwickelt. Auch wenn es derzeit keine gesetzliche Verordnung der Standards für die naturwissenschaftlichen Fächer gibt, wurden seitdem von den Bild-ungsbehörden viele Anstrengungen unternommen, um die Ausrichtung des Unterrichts auf dieses Kompetenzmodell zu forcieren und die Kompetenzorientierung zu einem festen Bestandteil der Unterrichtsgestaltung zu machen. Mittlerweile sind auch einige Schulbücher erschienen, die mit dem Prädikat „kompetenzorientiert“ ausgestattet sind. Da Schulbücher schon lange als geheimer Lehrplan für Lehrkräfte gelten, können sie als Indiz dafür dienen, ob Kompetenzorientierung einen Weg in die Unterrichtspraxis findet. Das vorgestellte Forschungsprojekt geht daher der Frage nach, inwiefern Kompetenzorientierung in approbierten österreichischen Schulbüchern tatsächlich Gestalt annimmt oder ob sie nur als Schlagwort gebraucht wird. Dazu wurden 1105 Aufgabenstellungen aus Optikkapiteln von vier österreichischen Physikschulbüchern der 8. Schulstufe analysiert, die von den Verlagen mit dem Prädikat „kompetenzorientiert“ versehen wurden. Mit Hilfe eines Analyserasters wurden verschiedene Aspekte der Kompetenzorientierung beleuchtet. Ebenfalls von Interesse war, inwiefern sich eine Veränderung der Schulbüchern und der darin enthaltenen Aufgaben abzeichnet. Dazu wurden Ausgaben von Schulbücher vor der Entwicklung des österreichischen Kompetenzmodells und der Forcierung auf Kompetenzorientierung mit solchen, die als kompetenzorientiert approbiert wurden, verglichen