PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Didaktisch rekonstruierte Materialwissenschaft: ein Lehr- Lern-Konzept zur Verknüpfung von Grundlagenforschung, Lehramtsstudium und Schule
Get PDFIm Rahmen eines Schule-Hochschule-Projektes galt es Grundlagenforschung und Lehrplaninhalte zu vernetzen, um den wissenschaftlichen Nachwuchs für entsprechende Studiengänge zu begeistern. Dafür wurden Forschungsthemen des Exzellenzclusters EAM ("Engineering Of Advanced Materials") im Hinblick auf deren Bezug zu schulischen Inhalten aufgearbeitet. Für ein authentisches Erleben moderner Forschung bietet sich das Experimentieren im Schülerlabor an. Das Thema "Energie" verknüpft die einzelnen Experimente, die fundamentale Forschungsergebnisse erfahrbar machen. Von der selbst hergestellten organischen Solarzelle bis zur Charakterisierung am Sonnensimulator kann der materialwissenschaftliche Laboralltag nachempfunden werden. Die didaktische Aufbereitung mit dem Tablet-PC als Mess-, Informations- und Dokumentationsinstrument nutzt neue mediale Wege und bietet mit der Konzeption von Lehrvideos die Möglichkeit, die didaktische Ausbildung der Lehramtsstudierenden einzubinden. Diese Lernvideos visualisieren für das Verständnis notwendige, molekulare Prozesse und gewähren mit EAM-Forschern als Protagonisten einen Einblick in deren Laborarbeit. Der interdisziplinären Arbeitsweise des Clusters folgend gestaltet sich auch das Schülerlabor fächerübergreifend. Polymerbasierte Solarzellen und chemische Energiespeicher können nur verstanden werden, wenn Physik und Chemie gemeinsam entsprechende Funktionsweisen erklären
Weißes Licht – fachliche Klärung mittels Experteninterviews
Get PDFDas Verstehen des Zustandekommens von Körperfarben stellt für viele Schülerinnen und Schüler im Anfangsoptikunterricht und darüber hinaus eine große Hürde dar. Als eine Ursache dafür gelten unangemessene Konzeptualisierungen von weißem Licht. Ziel dieses Forschungsprojekts war es, eine fachliche Klärung des Konzepts „weißes Licht", der didaktischen Rekonstruktion von Kattmann et al. folgend, durchzuführen. Dazu wurden Literaturrecherchen in physikalischen Fachbüchern auf Universitätsniveau sowie in gängigen österreichischen Schulbüchern durchgeführt. Hin-zu kamen im Rahmen eines Diplomandenseminars durchgeführte Experteninterviews mit an Universitäten forschenden Physikerinnen und Physikern und Physiklehrkräften der Sekundarstufe I. Diese Interviews wurden im Sinne der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring aufgearbeitet, woraus sich sechs grundlegende Kategorien zur Definition und Elementarisierung von weißem Licht ergaben. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Überlagerung verschiedener Lichtsorten bzw. Fre-quenzen als gemeinsame Basis aller Definitionen finden lässt. Die gleichmäßige Verteilung der Intensitäten, die vereinzelt in Fachbüchern thematisiert wird, wurde jedoch kaum als notwendiger Aspekt einer fachlich angemessenen Definition genannt. Die Ergebnisse zeigen die unterschiedlichen Herangehensweisen und Definitionen der Experten an das Konzept „weißes Licht" auf und liefern somit wichtige Erkenntnisse für eine didaktische Rekonstruktion für den Anfangsoptikunterricht
Ein Unterrichtskonzept auf Basis des Elektronengasmodells
Get PDFDie Vorstellung vieler Schülerinnen und Schüler in der Sek. I von elektrischen Stromkreisen ist maßgeblich vom elektrischen Strombegriff geprägt, während die Spannung von vielen lediglich als Eigenschaft oder Bestandteil des Stroms wahrgenommen wird. Das Elektronengasmodell versucht den Schülern ein qualitatives Verständnis der Grundgrößen „Stromstärke“, „Widerstand“ und insbesondere der „Spannung“ zu vermitteln. Hierzu baut es auf den Erfolgen von Potenzialansätzen auf und setzt das elektrische Potenzial mit einem in Leitern herrschenden elektrischen Druck gleich. Aus didaktischer Sicht besteht die Hoffnung dabei darin, den elektrischen Druck mit dem intuitiven Luftdruckkonzept der Lernenden zu verknüpfen und die Spannung so als elektrischen Druckunterschied einzuführen. Aufbauend auf mit Hilfe von Akzeptanzbefragungen gewonnen Erkenntnissen wurde ein neues Unterrichtskonzept inklusive passender Unterrichtsmaterialien für die Sek. I entwickelt, bei dem die elektrische Spannung eine zentrale Rolle spielt und noch vor dem Stromstärke- oder Widerstandsbegriff als elektrischer Druckunterschied eingeführt wird. Im Folgenden sollen die Grundzüge dieses Unterrichtskonzepts dargelegt und dessen geplante Evaluation in der Schulpraxis vorgestellt werden.
Qualifizierung von Quereinsteiger*innen im Master of Education
Get PDFIm Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung startet die Freie Universität Berlin mit dem Projekt „K2teach - Know how to teach“. Ziel ist die Entwicklung von Lerngelegenheiten, um grundlegende Handlungskompetenzen für eine adaptive Unterrichtspraxis im Studium zu erwerben. Dazu werden in vier Teilprojekten praxisvorbereitende und –begleitende Maßnahmen entwickelt und evaluiert.Das Teilprojekt „Q-Master: Qualifizierung von Quereinsteiger*innen im Master of Education“ fokussiert auf das Thema von Quer- und Seiteneinstieg für sogenannte Mangelfächer wie z. B. Physik. Im Wintersemester 16/17 wird der Modellstudiengang starten, um Quereinsteiger*innen in einem Master Ed. als angehende Lehrer*innen zu qualifizieren. In der Begleitforschung zu dem Modellversuch wird u.a. der Frage nachgegangen, ob und wie sich die Studierenden im Q-Master hinsichtlich der Lernvoraussetzungen und der Kompetenzentwicklung von regulären Lehramtsstudierenden unterscheiden
Inklusive Bildungsräume in Science Centern - Eine multiperspektivische Bestandsaufnahme -
Get PDFIm Rahmen dieses Beitrags wird diskutiert, wie Science Center zu einer inklusionsgerechten außerschulischen Bildung beitragen, bzw. beitragen können. Um uns dieser Fragestellung anzunähern, werden wir die multiperspektivische Bestandsaufnahme vor allem am Beispiel des Science Centers Phänomenta in Flensburg konkretisieren. Als An-Institut der Europa-Universität Flensburg ist die Phänomenta gleichzeitig ein universitäres Forschungsfeld und bietet dadurch optimale Voraussetzungen für derartige Forschungsbestrebungen.Im Rahmen des gemeinsamen Forschungsprojekts „Phänomenta Inklusiv“ wurden in den vergangenen acht Monaten Bedarfslagen unterschiedlicher Besuchergruppen ermittelt. Auf Basis der Befunde werden in den kommenden Jahren neue Ansätze entwickelt und erprobt, die sowohl die Inklusionsgerechtigkeit des Science Centers voranbringen, aber auch in den Schulunterricht diffundieren sollen
Simulationsbasiertes virtuelles Labor zur Einübung des Begriffssystems der Rotationsbewegung
Get PDFEinführend zur Kinematik und Dynamik von Massenpunkten stehen üblicherweise die gleichförmig-geradlinige und die gleichförmig-beschleunigte Bewegung, deren Gesetze an der Luftkissenbahn demonstriert werden. Erfahrungsgemäß stellt es für viele Studierenden eine gewisse Hürde dar, sobald der thematische Übergang von derTranslation zur Rotation vollzogen wird. Zwar herrscht zwischen beidenletzteren eine weitgehende Analogie, doch besitzen die Größen derKreisbewegung, ihr innewohnender Vektorcharakter oder die Definitiondes Trägheitsmomentes eine andere Qualität.Um die Studierenden bei der Weiterentwicklung und Anwendung ihres Begriffssystems zu unterstützen, wählen wir einen simulationsbasiertenAnsatz mit einem virtuell abgebildeten Grundlagenversuch zur Rotationsbewegung. Dank den frei einstellbaren Parametern und dengenerierten Messwerten eröffnet sich dem Lernenden ein Spielfeld anExperimentiermöglichkeiten, um die relevanten Beschreibungsgrößen und deren Zusammenhänge zu untersuchen. Neben diesem explorativen Zugang begleiten konkrete Anweisungen zur Versuchsdurchführungsowie interaktive Hilfestellungen den Lernprozess. Die Simulation selbst ist als Teil eines flexiblen Baustein-Konzeptes in eine umfangreiche virtuelle Lernumgebung eingebettet
Erneuerbare Energien im Experiment
Get PDFErneuerbare Energien rücken immer mehr in den Fokus einer modernen Energiepolitik. Solar- und Windenergie beispielsweise bieten Möglichkeiten für eine regenerative, „saubere“ Energieversorgung, und deren Nutzung ist mittlerweile durch Photovoltaik- und Windenergieanlagen vielerorts präsent. Noch recht selten anzutreffen sind Häuser bzw. Einrichtungen, die schon jetzt vollends energieautark sind, vielmehr wird meist eine Einspeisung in das öffentliche Stromnetz betrieben.Auch im Physikunterricht wird eine Intensivierung der Auseinandersetzung mit der Thematik „regenerative“ Energien angestrebt. Geeignete Modellexperimente, die Technologie, Funktionsweise und Wirkungsgrad von Solarzellen und Windrädern für Schülerinnen und Schüler erfahrbar und verständlich machen, gibt es bislang nur wenige.An der Friedrich-Alexander-Universität wurde im Rahmen eines physikdidaktischen Studierendenseminars ein energieautarkes Modellhaus konzipiert und gebaut, das mit Solar- und Windenergie versorgt wird. Im Anschluss an das Seminar wurden im Rahmen einer Zulassungsarbeit Schülerexperimente für die Sekundarstufe 1 entwickelt: Sie bieten Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, sich an diesem Haus und mithilfe der Experimente realitätsnah mit regenerativen Energien auseinanderzusetzen und zu erleben, dass eine sinnvolle Nutzung ein (Modell-)Haus energieautark machen kann
Pulsoximetrie im Physikunterricht
Get PDFSensoren erschließen authentische Kontexte zu verschiedenen Themen und Basiskonzepten des Physikunterrichts. Sie ermöglichen darüber hinaus das Einüben naturwissenschaftlicher Arbeits-weisen. Lernende können Hypothesen über elementare physikalische Wirkprinzipien der betrach-teten Sensoren entwickeln und diese mit Hilfe einfacher Experimente überprüfen. Der vorliegende Beitrag betrachtet die Bestimmung der partiellen Sauerstoffsättigung im menschlichen Blut mit ei-nem Pulsoximeter. Als Sensoren dienen einfache Fingerpulsoximetrie-Geräte. Messverfahren und geeignete Geräte für den Physikunterricht werden beschrieben und ein unterrichtliches Vorgehen wird skizziert. Nach einer kurzen Sequenz zum medizinisch-biologischen Hintergrund erarbeiten die Lernenden in dem vorgestellten Unterrichtskonzept mit Hilfe einfacher Experimente die physi-kalische Funktionsweise eines Pulsoximeters. Zur Vertiefung und Festigung überprüfen die Ju-gendlichen Hypothesen, die sie zuvor unter Verwendung des Erlernten aufgestellt haben. Dabei werden speziell auch Störeinflüsse und Grenzen des Messverfahrens untersucht. Schließlich vertie-fen die Schülerinnen und Schüler den Erkenntnisgewinn mit Aufgaben zu Abbildungen und Dia-grammen und bewerten anhand kontextorientierter Anwendungsaufgaben insbesondere die Eig-nung des pulsoximetrischen Messverfahrens für das Höhenbergsteigen. Fachspezifische Darstel-lungsformen und Diskussionen fördern den Kompetenzbereich Kommunikation
Einsatz eines Classroom Response Systems in einer Grundlagenvorlesung zur Klassischen Mechanik
Get PDFVorlesungen in großen Gruppen leiden unter der grundsätzlichen Schwierigkeit, ob zwischen den Akteuren auf beiden Seiten ein lernförderlicher Dialog zustande kommt: Seitens der Studierenden mag das Bedürfnis bestehen, ein unmittelbares und möglichst individuelles Feedback zu ihrem Lernfortschritt zu erhalten oder aktiv in die Veranstaltung mit einbezogen zu werden. Auf der anderen Seite wünscht sich der Lehrende eine ebenso zeitnahe Rückkopplung zum Vorwissens- oder Leistungsstand seiner Lerngruppe, um darauf mit den geeigneten didaktischen Maßnahmen reagieren zu können.Um diesem gegenseitigen Wunsch mehr Rechnung zu tragen, wurdeeine einsemestrige Vorlesungsveranstaltung zur Klassischen Mechanikmit dem unterstützenden Einsatz des electronic Classroom ResponseSystems (CRS) PINGO [1] durchgeführt. Anhand von konkreten Umsetzungsbeispielen und der gemachten Erfahrungen soll das Potentialderartiger Instrumente für die physikalische Lehre diskutiert werden –sei es, um Lerninhalte zu motivieren, zu rekapitulieren, zu evaluierenoder ganz allgemein, um dazu beizutragen, dass sich Lehrende undLernende besser aufeinander einstellen.[1] Reinhardt, Wolfgang et al. (2012): PINGO: Peer Instruction for Very Large Groups. In: 21st Century Learning for 21st Century Skills, EC-TEL 2012, Saarbrücken, Proceedings, Springer, p. 507-51
Analyse studentischer Lernprozesse zu Messunsicherheiten im Physikpraktikum
Get PDFDie häufig mangelhaften studentischen Präkonzepte zum Thema Messunsicherheiten können durch klassische Praktikumslehrgänge oft nicht in ausreichendem Maße verändert werden (Allie et al., 2001). Folglich ist eine Verbesserung oder Neukonzeption bestehender Praktika wünschenswert und notwendig, um adäquate Konzepte zu Messunsicherheiten effektiv vermitteln zu können. Für die Entwicklung wirksamerer Lernumgebungen ist jedoch ein vertieftes Verständnis über studentische Lernprozesse zum Thema Messunsicherheiten im Praktikumsalltag notwendig. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Studierenden bei der Versuchsberichterstellung außerhalb der Universität eine besonders umfassende und intensive Auseinandersetzung mit Messunsicherheiten erleben, wobei gleichzeitig eine realitätsnahe Untersuchung dieser Arbeitsphase in bisherigen Studien nie im Fokus stand.Im Vortrag wird ein Instrument vorgestellt, welches umfassend und zuverlässig die studentischen Datenauswertungsprozesse im Studienalltag mittels Smartpen und Screen Recorder Software dokumentiert. Die Eignung dieses Instruments zur Erfassung studentischer Lernprozesse zum Thema Messunsicherheiten wurde im Rahmen einer Pilotstudie im Physikpraktikum für Biologen (N = 18 Versuchsberichterstellungen, WS 2015/16) an der RWTH Aachen getestet, wozu erste Ergebnisse präsentiert werden