PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Physik und Wein: Eine Experimentierreihe (auch ohne Alkohol)
Full text linkIn diesem Vortrag werden Fragen im Kontext der Alltagsphysik experimentell untersucht. Inhalte sind u. a. die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit mithilfe des Plopp-Geräuschs beim Entkorken einer Weinflasche sowie mit verschieden geformten (Wein-)Gläsern, die Bestimmung des Drucks in einer Sektflasche, die Mechanik von Korkenziehern, die Verwandlung eines bereits ausgebauten Rotweins zu einem Blanc de Noirs, der Vergleich verschiedener Möglichkeiten des schnellen Dekantierens sowie weitere optische und akustische Phänomene an Weingläsern. Die vorgestellten Experimente folgen zwar dem üblichen Fortgang einer Weinprobe, können aber auch ohne den Einsatz von Wein gut in den Physikunterricht integriert werden
Augmented-Reality-Applikation zum Einsatz bei Schülerexperimenten im Elektrizitätslehreunterricht der Sekundarstufe I
Full text linkMithilfe von Augmented Reality (kurz: AR) können reale Situationen (z.B. physikalische Experimente) durch virtuelle Objekte und Texteinblendungen ergänzt werden. Die hier vorgestellte Applikation erweitert als Schülerexperimente aufgebaute Stromkreise um die virtuelle Darstellung des physikalischen Elektronengasmodells (Burde, 2018) inklusive der Innenansichten verschiedener Bauteile wie Lampen und Widerständen. Dadurch ergeben sich für die Unterrichtsgestaltung neue Möglichkeiten der Verzahnung von Theorie und Experiment. Die Lernenden können mithilfe der Applikation direkt am Experiment qualitative und halb-quantitative Kenntnisse zu den Grundgrößen Stromstärke, Spannung, Potential und Widerstand sowie zu den Gesetzmäßigkeiten in Reihen- und Parallelschaltungen erwerben. Ausgehend von der Cognitive Load Theory (Plass, 2010), der Cognitive Theory of Multimedia Learning (Mayer, 2014) und der Self Determination Theory (Ryan, 2016) vermuten wir, dass durch diese Erarbeitung der theoretischen Inhalte direkt am Experiment (anstelle des üblichen Lehrervortrags) ein erhöhter Wissenszuwachs und eine Steigerung der unterrichtsbezogenen Motivation erzeugt wird. Außerdem wird untersucht, ob sich dadurch die Möglichkeit ergibt, direkter und effektiver auf falsche Schülervorstellungen einzugehen.Im Beitrag werden die sich in der Entwicklung befindende Applikation vorgestellt sowie die geplanten Studien skizziert
Workshop: Hochschuldidaktische Konsequenzen aus zwei Semestern Krisenlehre
Full text linkDie Umstellung des Lehrbetriebs an den Hochschulen auf Online-Lehre hat nicht nur technische, sondern vor allem auch didaktische Herausforderungen mit sich gebracht, die vielfältig – und zum Teil sehr unterschiedlich – beantwortet wurden. An einer systematischen hochschulübergreifenden Auswertung fehlt es bislang aber noch. Im hir dokumentierten Workshop wurde der aktuelle Stand exemplarisch vorgestellt und diskutiert, wie es gelingen kann, dass die wertvollen Erfahrungen dieser Zeit nicht mit der Rückkehr zur Präsenzlehre verloren gehen
Analyse von Experimentierhausaufgaben in der klassischen Mechanik
Full text linkIm einführenden Mechanik-Kurs haben Studierende des 1. Fachsemesters Lehramt Physik eigenständig Experimentierhausaufgaben mit ihren Smartphones als digitales Messinstrument bearbeitet. Die von den Studierenden als Lösungen eingereichten Protokolle zu zwei Aufgaben aus der Lehrthematik Dynamik des Massenpunktes wurden einer systematischen Analyse bezüglich wiederkehrender Fehlermuster unterzo-gen. Es zeigte sich einerseits, dass die Studierenden den zielgerichteten Einsatz digitaler Messwerterfassung und Auswertung sehr schnell und sicher beherrschen. Andererseits fallen der Transfer und die Anwendung neuer physikalischer und mathematischer Lehrinhalte auf reale Problemstellungen ca. 2/3 der Studierenden schwer
Smart Textiles in MINT-Fächern – Elektronik mit Nadel und Faden
Full text linkSmart Textiles, auch als intelligente Textilien bezeichnet, bieten in der Schule sowie im Bachelorstudium neue Möglichkeiten, motorische Fähigkeiten mit Elektronik-Kenntnissen zu verbinden. Die meisten Smart Textiles gehören zu den E-Textiles, den elektronischen Textilien, die beispielsweise leitfähige Garne als Datenleiter enthalten oder leitfähige textile Flächen als Druck- oder Dehnungssensoren. Hinzu kommen textilbasierte oder textilintegrierte Sensoren und Aktoren, eine interne oder externe Kommunikation und eine Batterie oder eine ähnliche Energiequelle. Die Datenverarbeitung geschieht normalerweise über textilintegrierte Microcontroller oder Miniatur-Computer. Solche E-Textiles bieten die Möglichkeit, „typisch weibliche“ Interessen, wie Nähen und Textilien, mit „typisch männlichen“ Wissensbereichen wie Elektronik und Programmierung zu verbinden. Sie können in Schule und Hochschule genutzt werden, um solche althergebrachten Klischees zu überwinden, und den Schüler(inne)n und Student(inn)en helfen, sich über die häufig unbewusst selbst gesetzten Grenzen hinwegzusetzen
Ermittlung von Anforderungen an künftige Quanten-Fachkräfte: Zwischenbericht aus der Delphi-Studie
Full text linkMit den neuen Quantentechnologien, den QT 2.0, ergeben sich spezielle Anforderungen an die Fach-kräfte, die mit diesen arbeiten werden. Ziel der vorgestellten Delphi-Studie ist die Ermittlung von Kompetenzen für und Anforderungen an die künftigen Quanten-Fachkräfte. Damit bilden die Er-gebnisse dieser Delphi-Studie die Basis für die Entwicklung eines Competence Frameworks im eu-ropäischen Quantum Flagship Projekt QTEdu CSA. Darüber hinaus liefert die Delphi-Studie Ein-schätzungen zu Begriffs- bzw. Definitionsschärfung sowie Prognosen zur künftigen Relevanz der einzelnen Säulen der QT 2.0, also Quantencomputing, Quantensimulation, Quantensensorik/Metro-logie und Quantenkommunikation, sowie auch den Enabling Technologies.Vorgestellt werden in diesem Beitrag vorwiegend die aktuellen Zwischenergebnisse der ersten Hauptrunde, die auf denen einer Pilotrunde aufbauen, und die in einer abschließenden Befragungs-runde bewertet und ergänzt werden sollen
Moderne Physik im Lehr-Lern-Labor
Full text linkImmer mehr Themen drängen sich mittelfristig in unseren Alltag. Aktuell beginnen moderne Quan-tentechnologien Einzug in Industrie und nachfolgend auch in unsere tägliche Lebenswelt zu halten. Damit einher geht die Notwendigkeit nach einem tiefgreifenden Verständnis komplexer Zusammen-hänge, die im Minimum durch eine geeignete Schulausbildung untermauert werden müssen. Hierbei muss ein besonderes Augenmerk auf zukünftige Lehrkräfte gelegt werden, wobei umfassende expe-rimentelle Fertigkeiten gefordert werden, die im Lehramtsstudium bisher nur eine nebengeordnete Rolle spielen. Wir präsentieren im Rahmen dieser Arbeit einen ersten Entwurf für die Eingliederung dieser Themen in das Studium. So sollen die Grundlagen der Themen moderner Physik im Zuge eines Lehr-Lern-Labors erlernt und ausprobiert werden. Dies umfasst zum einen optische Aufbau-ten, mit welchen quantenmechanische Analogieexperimente durchgeführt werden können. Zum an-deren werden für die Auswertung von Einzelphotonenmessungen digitale Zähler und das nötige Verständnis elektronischer Schaltungen benötigt und erlernt
Validierung eines Mindset-Fragebogens für Physik- (Lehramts-) Studierende mittels Interviewstudie
Full text linkKann man ändern wie intelligent man ist? Kann jede*r Physik verstehen, oder fehlt einigen dafür die Begabung? Die Mindset-Theorie nach Carol Dweck beschreibt die Auswirkungen, welche solche impliziten Überzeugungen haben können. Auf universitärer Ebene ist die Befundlage in der Mindset-Forschung heterogen. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass bislang hauptsächlich fachübergreifende Mindsets erfasst wurden. Daher wurde für die Physik eine fachspezifische Skala entwickelt, welche die klassische Intelligenz-Skala ergänzen soll. In einem nächsten Entwicklungsschritt wurden beide Skalen nun anhand einer Kombination von Think-Aloud bei der Bearbeitung und anschließendem halbstrukturiertem Interview mit 11 Studierenden aus verschiedenen Bereichen und Phasen des Physik-(Lehramts-)Studiums validiert. Aus den erhobenen Daten wurde mittels qualitativer Inhaltsanalyse das Mindset bestimmt und mit den Ergebnissen des Fragebogens verglichen. Hierbei zeigte sich, dass die Ergebnisse in den einzelnen Skalen abhängig vom konzeptuellen Verständnis der Begriffe „Intelligenz“ und „Begabung“ sind. Für sich genommen führt daher weder die physikspezifische Skala noch die klassische Intelligenz-Skala zu validen Ergebnissen. Allerdings ist durch die Kombination beider Skalen eine valide Zuordnung möglich.
Ein Modell für Kumulatives Lehren im Lehramtsstudium Physik
Full text linkDie physikalischen Fachkompetenzen, die angehende Physiklehrkräfte im Studium erwerben, passen oft nicht zu den Anforderungen des Physikunterrichts der Schule (Merzyn, 2017). Dies stimmt mit dem Befund überein, dass schulrelevantes Fachwissen erst im Referendariat erworben wird (Borowski et al., 2011). Zudem weisen Physiklehramtsstudierende auch nach dem Studium Alltagsvorstellungen auf (Abell, 2007). Das Modell ‚Kumulatives Lehren und Lernen im Lehramtsstudium Physik‘ liefert Leitlinien, an denen Physiklehrveranstaltungen an der Hochschule ausgerichtet werden können, um eine mögliche Lösung für die benannten Probleme anzubieten. Ausgehend von lernpsychologischen Erkenntnissen zum kumulativen Lernen (Gagné, 1968; Ausubel, 1968; Wittrock 1974; Lee, 2012) wird ein verallgemeinerter Begriff des kumulativen Lernens entwickelt und für das Lernen und Lehren von Physik in der Lehramtsausbildung spezifiziert. Der Fokus liegt auf einer systematischen Wiederholung von physikalischen Grundkonzepten und einem expliziten Schulbezug. Die Studierenden reflektieren dabei auch ihre eigenen Alltagsvorstellungen. Damit soll ihnen der Aufbau eines schulbezogenen und damit professionsorientierten physikalischen Fachwissens und die Wahrnehmung der Relevanz dieser Fachausbildung für den zukünftigen Lehrberuf ermöglicht werden
Die zweite Quantenrevolution - Quanteninformatik im Physikunterricht
Full text linkIn den letzten Jahrzehnten hat die Quantentechnologie rasante Fortschritte gemacht. Die sich daraus ergebenden Anwendungen und Möglichkeiten dringen immer stärker in das Bewusstsein der interessierten Menschen und finden ihren Niederschlag in der medialen Begleitung. Parallel dazu bahnt sich ein Paradigmenwechsel im Unterricht über Quantenphysik sowohl an der Schule als auch an der Universität an. Insbesondere treten die vielfach diskutierten Interpretationsfragen in den Hintergrund und machen einer pragmatischen Betrachtungsweise Platz, die die Besonderheiten der Quantenphysik als gegeben akzeptiert und sie für neue bislang ungeahnte Anwendungen nutzt. Dabei stellt sich die Frage, welche Aspekte für den Schulunterricht auf verschiedenen Stufen, für die universitäre Ausbildung von Physikern und von Ingenieuren von besonderer Bedeutung sind. In diesem Vortrag werde ich mich auf den Bereich der Quanteninformatik konzentrieren und ausloten, welche Aspekte sich hierbei im Sinne einer Allgemeinbildung als relevant und realisierbar für den schulischen Unterricht erweisen können