PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Viana – eine App zur Videoanalyse im Physikunterricht
Get PDFFür den naturwissenschaftlichen Unterricht bieten mobile Endgeräte, Computer und digitale Videotechnik eine echte Alternative zu den klassischen Verfahren der Erfassung und Analyse von Bewegungsdaten. Seit einigen Jahren hat sich daher die (digitale) Videoanalyse im Unterricht etabliert. Ein realer Bewegungsvorgang wird dabei per Digital-, Handy oder Tablet-Kamera aufgezeichnet. Der digitale Videoclip der Bewegung besteht aus einer Reihe von Einzelbildern, über die sich die Bewegung eines Objektes verfolgen lässt – manuell ‚per Hand’ (mit Maus, Finger, Eingabestift) oder auch automatisiert.In den letzten Jahrzehnten wurden dazu zahlreiche Videoanalysesysteme vorgestellt. Neben den kommerziellen Lösungen existieren auch Freewarelösungen wie z. B. Viana (für Windows Viana 3, Viana.NET).Viana wurde nun auch als sog. App für den Einsatz auf mobilen Endgeräten (iPads) entwickelt und bietet neben der manuellen Erfassung und automatischen Analyse per Farberkennung jetzt auch die Möglichkeit einer automatischen Objekterkennung bzw. -verfolgun
Ab in die Röhre: Ein Modell zur Veranschaulichung des Unterschieds zwischen CT und MRT
Get PDFDie Computer- und die Magnetresonanztomographie haben sich zu Standardverfahren der medizinischen Diagnostik entwickelt. Oftmals aber sind die physikalischen Unterschiede trotz individueller Erfahrungen aus Patientenperspektive nicht bekannt. Es wurde ein kostengünstiges Modell für den Einsatz im Unterricht sowie am außerschulischen Lernort M!ND entwickelt, welches diese Unterschiede betont. Das Modell besteht aus einem transparenten Kunststoffkopf, in den mehrere Gegenstände eingebracht sind, deren Anzahl, Form und Position durch die Messungen aufgeklärt werden sollen. Für beide Messverfahren werden als Analogie für die jeweilige Strahlungsquelle LEDs verwendet, die zur Unterscheidung unterschiedlicher Frequenzbereiche farblich kodiert wurden. Im Fall der Computertomographie wird im Modell der Aspekt der Transmission der Strahlung durch das Objekt aus verschiedenen Richtungen betont. Über eine Interpretation der aus verschiedenen Raumrichtungen erzeugten Schattenbilder kann auf die Strukturen im Inneren des Modellkopfes geschlossen werden. Bei der Magnetresonanz sind LEDs in den nachzuweisenden Gegenständen mit einer Hall-Sonde verbaut. Die Anregung der Spins des Ensembles durch einen externen elektromagnetischen Puls wird in diesem Modell durch ein Aufleuchten der Gegenstände innerhalb des Modellkopfes illustriert. Dabei kann aufgrund der Hall-Sonde die Ortskodierung des angeregten Ensembles durch das Anlegen von Magnetfeldgradienten modelliert werden
Energie für die Insel. Ein Experimentierworkshop mit „Neuen Technologien“
Get PDFFossile Energieträger stehen auf der Erde nicht unbegrenzt zur Verfügung, weshalb Maßnahmen zur Verwendung von erneuerbaren Energiequellen und effizienter Energienutzung gefordert und auch gefördert werden. Der vierstündige Workshop „Neue Technologien“ im Rahmen der berufsorientierenden Workshopreihe MINT – die Stars von Morgen für hessische Haupt- und Realschülerinnen und -schüler konfrontiert Schülerinnen und Schüler mit diesem aktuellen Dilemma der Energieversorgung: Sie selbst sollen als „Energieexperten in Ausbildung“ der vom Kollaps bedrohten Inselnation Amberta zu Hilfe kommen und ihre Energieversorgung nachhaltig sichern. In dem Workshop lernen die Schülerinnen und Schüler kontextorientiert, experimentell und selbstverantwortlich die vielfältige Welt der erneuerbaren Energien kennen. Neben dem Anlegen eines physikalisch sinnvollen Energiekonzepts sollen die Teilnehmer auch auf emotionaler und politischer Ebene aktiviert und für das Thema „Energie“ begeistert werden. Da der Workshop für Schülerinnen und Schüler ohne physikalische Vorkenntnisse im Bereich Energie konzipiert wurde, ist es zielführend, auf ihren individuellen Präkonzepten aufzubauen. Neuere Untersuchungen zeigen im schulischen Kontext im Bereich der Schülerassoziationen zum Begriff Energie einen Wandel von den bisher gängigen Assoziationen Öl und Benzin hin zum elektrischen Strom auf, weswegen eine genauere Beschäftigung auch im außerschulischen Kontext hier sinnvoll erscheint
Authentisches Lernen und Visualisierungen zum Thema Atem-Alkohol-Sensoren
Get PDFRealitätsbezug und Lebensnähe sind zwei charakteristische Merkmale authentischen Lernens, das meist einhergeht mit vielen positiven Erwartungen in Bezug auf Motivation, Interessenbildung, Wissenserwerb und -transfer. Die Behandlung der Funktionsweise von Alltagsensoren im Unterricht ist eine Möglichkeit zur Umsetzung authentischen Lernens. So verlockend dieser Ansatz im ersten Moment erscheint, er stellt hohe didaktische Anforderungen an Lehrkräfte. Sie müssen angesichts der häufig komplizierten Sensortechnik Strategien zur sach- und schülergerechten Veranschaulichung entwickeln und gleichzeitig darauf achten, nichts an Realitätsnähe, Kontextbezug und Authentizität einzubüßen.Der Beitrag enthält eine kurze Erläuterung zur Funktionsweise von Atemalkoholsensoren, die mit einer Widerstandsänderung eines Halbleitermaterials reagieren. Anschließend wird beschrieben, wie mit verschiedenen Visualisierungen ein anschaulicher Zugang zu den fachlichen Grundlagen der Sensortechnik realisiert werden kann. Zuletzt werden einige authentische Experimente mit Atemalkoholsensoren oder dessen Bauteilen vorgestellt
Lernen mit der "denkwerkstatt-physik"
Get PDFDauer und Intensität der Auseinandersetzung mit einem Lerninhalt werden in nicht routinemäßig ablaufenden Situationen unter anderem stark vom Grad der Ausprägung der bereichsspezifischen Kompetenzerwartung beeinflusst. Schülerinnen und Schüler zeigen in Bezug zum Fach Physik häufig eine nur gering ausgeprägte Kompetenzerwartung, wie Befragungen im Rahmen internationaler Studien belegen. Um Physiklernen zu unterstützen ist deshalb bedeutsam, das Vertrauen in die eigenen Fähigkeiten, Physikaufgaben lösen zu können, zu stärken. Heterogene Lernvoraussetzungen berücksichtigend ist es naheliegend, für den Physikunterricht Gelegenheiten zum individualisierten Lernen zu schaffen, die sich unkompliziert in den Unterricht integrieren lassen oder diesen ergänzen. Die webbasierte Lernumgebung ”denkwerkstatt-physik” wurde unter Berücksichtigung lernpsychologischer und fachdidaktischer Gesichtspunkte an der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd mit dem Ziel konzipiert, die Entwicklung einer optimistischen fachspezifischen Kompetenzerwartung durch selbständiges Lösen physikalischer Aufgaben zu fördern, und wird unter Beteiligung von Lehramtsstudierenden der Goethe-Universität Frankfurt und der Pädagogischen Hochschule Schwäbisch Gmünd fortlaufend durch neue Aufgaben erweitert. Den Lernenden werden Anregungen für unterschiedliche Lernwege in Form von Tipps angeboten, die individuell ausgewählt und kombiniert werden können. Der Beitrag stellt das Konzept der Lernumgebung und ihre Einsatzmöglichkeiten vor. Eine Studie zur Wirksamkeit der Lernumgebung weist einen Einfluss auf die Entwicklung physikspezifischer Kompetenzerwartung der Lernenden nach.
Rolle des Experiments im Wissenschaftsprozess
Get PDFDie Natur der Naturwissenschaften spielt in der Naturwissenschaftsdidaktik eine entscheidende Rolle. Die epistemologischen Überzeugungen von Schülerinnen und Schülern sowie Studierenden und Lehrkräften wurden bereits in zahlreichen Studien untersucht. Zum anderen sind Experimente ein wesentliches Element des heutigen Physikunterrichts. Aber welche Vorstellungen werden von der Rolle des Experiments im Wissenschaftsprozess vermittelt? Die vorgestellte Masterarbeit stellt eine Fragebogenuntersuchung von 133 Studierenden naturwissenschaftlicher Fächer in den ersten Studiensemestern dar und beschäftigt sich mit der Frage, welches Bild die Studierenden von der Natur der Naturwissenschaften und der Rolle des Experiments haben
Lehrerbildung regional vernetzt - Lernzirkel zu authentischen Kontexten
Get PDFAn der RWTH Aachen werden Lernzirkel entwickelt, die auf Ergebnissen aktueller Voruntersuchungen zu Präkonzepten von Schülerinnen und Schülern aus der Region zu verschiedenen physikalischen Themen aufbauen. Nach dem Test der Lernzirkel auf ihre Durchführbarkeit im schulischen Rahmen wird die Auswirkung der Durchführung des Lernzirkels auf die Präkonzepte der Schülerinnen und Schüler erfasst. Solche Ergebnisse liegen bereits für die Lernzirkel zur Optik „camera obscura – to go“ und zum elektrischen Strom „Handy XXL“ vor. Es zeigen sich jeweils positive Auswirkungen der Durchführung der einzelnen Stationen der Lernzirkel auf die SchülerPräkonzepte. Dabei gibt es seitens der Lehrkräfte an den Schulen eine große Kooperationsbereitschaft bei der Entwicklung der Lernzirkel, in welche Lehramtsstudierende systematisch einbezogen werden. Am Ende der Entwicklungsarbeiten können die Lernzirkel kostenfrei für den schulischen Einsatz in der Städteregion Aachen entliehen werden. Die Entwicklung und der Einsatz der Lernzirkel im Verleihsystem stellen somit ein gelungenes Beispiel für eine Verknüpfung von fachdidaktischer Forschung (hier zu Schüler-Präkonzepten) mit universitärer Lehre und der Schulpraxis dar
Induktives Laden von Elektroautos im Modellexperiment
Get PDFDas Thema induktive Energieübertragung spielt im Physikunterricht aller Schularten eine wesentliche Rolle wie auch im Alltag der Schülerinnen und Schüler. So können Smartphones mittlerweile induktiv aufgeladen werden, und auch im Zusammenhang mit Elektroautos wird dieses Prinzip aktuell diskutiert.Eine Orientierung des Physikunterrichts am Kontext "Elektroauto"weckt das Interesse der Schülerinnen und Schüler für das Phänomen der induktiven Energieübertragung, motiviert und unterstützt das Lernen nachhaltig.In diesem Beitrag wird das Prinzip des induktiven Ladens von Elektroautos aus physikalischer und physikdidaktischer Sicht beleuchtet. Hierzu werden zunächst wesentliche Aspekte der induktiven Energieübertragung aufgezeigt, immer mit dem Fokus auf der Anwendung "induktives Laden". Das Hauptaugenmerk jedoch liegt auf der Realisierung eines Modell-Elektroautos: Dieses wurde eigens konzipiert, um grundsätzliche Mechanismen des induktiven Ladens eines (echten)Elektroautos erfahrbar zu machen
Lernen mit optischen Blackbox-Experimenten
Get PDFVor dem Hintergrund der Weiterentwicklung der Aufgabenkultur wurde für den Physik-Anfangsunterricht (Jahrgang 5/6) eine Sequenz optischer Black-Box-Aufgaben entwickelt und im regulären Physikunterricht (N=250) eingesetzt. Erste Ergebnisse zeigen, dass die entwickelten Blackboxes für die Schülerinnen und Schüler einen interessanten Unterrichtsgegenstand mit angemessenem Schwierigkeitsgrad darstellen. Die Schülerinnen und Schüler arbeiten ausdauernd und erleben den Umgang mit den Experimenten als positiv und interessant, obwohl die Experimente alltagsfern und sich untereinander ähnlich sind. Dabei profitieren vor allem Teilnehmerinnen, welche sich hinsichtlich motivationaler Aspekte verbessern und eine Lücke zu den Teilnehmern teilweise schließen können.Ausgehend von diesen Ergebnissen werden zwei geplante Studien vorgestellt, eine Replikationsstudie in Klassen des 9. Jahrgangs und eine Studie mit dem productiv failure Ansatz im 6. Jahrgang
Schülervorstellungen zu Umweltproblemen
Get PDFKinder und Jugendliche bekunden laut zahlreicher Befragungen ein reges Interesse bezüglich aktueller Umweltprobleme. Nichtsdestotrotz belegen Studien, dass Jugendliche über keine soliden Kenntnisse diesbezüglich verfügen. Schülerinnen und Schüler zeigen sich betroffen, wenn man auf die globalen Probleme der Umwelt zu sprechen kommt. Gleichzeitig können sie sich nur schwer vorstellen, der Umwelt zuliebe auf bestimmte Luxusgüter zu verzichten. Um solides Wissen zu Umweltproblemen aufzubauen, bedarf es einer ausführlichen Auseinandersetzung mit diesen Themen. Um Umweltbewusstsein zu wecken, benötigt man allerdings wesentlich mehr: Hierzu muss ein Bezug zur Umwelt aufgebaut werden. Es sollte daher so früh wie möglich damit begonnen werden, die Einzigartigkeit unseres Heimatplaneten zu betonen und die Erde als System zu betrachten. Dabei stellt sich die Frage: In welchem Alter sind Schüler kognitiv in der Lage, Aspekte der globalen Umweltprobleme zu verstehen? Dieser Forschungsfrage widmet sich der Vortrag. Es wird eine Befragung zu Schülervorstellungen bezüglich Umweltverschmutzungen bzw. Umweltereignissen vorgestellt. Basierend darauf werden einige Vorschläge hinsichtlich der unterrichtlichen Umsetzung gemacht. Mit einigen wenigen Handgriffen lassen sich nämlich bekannte Schülerversuche so adaptieren, dass sie den Aspekt "Planeten Erde als System" in den Vordergrund rücken