PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Zur Relation von Komplementär- und Gegenfarbpaaren
Get PDFDas Spannungsfeld zwischen Fachwissenschaft und Lebenswelt zu überbrücken stellt eine ständi-ge Herausforderung für den Physikunterricht dar. Besonders deutlich wird dies in der Behandlung des Themas „Farbe“. Der im Physikunterricht oft vorgestellte additive Farbkreis in Anlehnung an Newton scheint unvereinbar mit anderen Ordnungssystemen, wie sie beispielsweise im Kunstun-terricht vermittelt werden. Insbesondere die Mehrdeutigkeit des Begriffs der Komplementärfarbe ist ein Stolperstein. Der Beschreibung von Komplementarität als Eigenschaft von Farbpaaren fehlt meistens ein Hinweis auf den Bezugsrahmen, innerhalb dessen die Bezeichnung „komplementär“ ihren jeweiligen Sinn gewinnt. Der Einsatz farbmetrischer Methoden erlaubt jedoch, die fachwis-senschaftlich-technische und die künstlerisch-wahrnehmungsbasierte Perspektive aufeinander zu beziehen. Am konkreten Vergleich des additiven Farbkreises mit einem wahrnehmungsbasierten Farbkreis wird demonstriert, wie beide Referenzsysteme ineinander überführt werden können. An-knüpfend an die Arbeit von Wilson und Brocklebank wurde eine computergestützte Versuchsreihe entwickelt, in der mit einfachen Mitteln nachvollzogen werden kann, wie Komplementärfarbpaare und gegenfarbige Nachbildpaare unter Entsättigung zu Weiß ineinander übergehen. Dies illustriert ein mögliches experimentelles Vorgehen, in das beide Perspektiven auf Farbe eingehen ohne die jeweils andere Perspektive zu diskreditieren. Die Ergebnisse der Versuchsreihe werden diskutiert und in den Kontext eines bildoptischen Zugangs zur Farbe gestellt
Die Geometrische Algebra im Schnelldurchgang
Get PDFDie Reform von Bologna hat in Deutschland zu einer deutlichen Ausdifferenzierung und Ausweitung der Studienangebote geführt. Mittlerweile wird eine Vielzahl von unterschiedlichsten Studiengängen angeboten. die bereits auf Bachelor-Niveau hochgradig spezialisiert sind.Um die Erwartungen nicht nur der Studierenden, sondern auch die Erwartungen zukünftiger Arbeitgeber zu erfüllen, wird in solchen Studiengängen verstärkt und sehr zielgerichtet studiengangsspezifisch Fachwissen vermittelt. Dies führt jedoch zwangsläufig auch dazu, dass die Grundlagenausbildung aus Zeitgründen einen nicht mehr so breiten Raum einnehmen kann wie bei klassischen Studiengängen, die eine offene, polyvalente Themensetzung im Bachelor-Bereich aufweisen und erst in nachfolgenden Master-Studiengängen eine vertiefte Spezialisierung anstreben.Deshalb wurde die Geometrische Algebra als eine physikalisch motivierte mathematische Sprache in einem fachhochschulischen Mathematikkurs vom Autor didaktisch reduziert und mit dem Ziel einer effizienten, äußerst kompakten Darstellung rekonstruiert angeboten. Die Kursdurchführung sowie deren Vor- und Nachteile werden vorgestellt und diskutiert. Da die Geometrische Algebra als mathematische Sprache über die Physik hinausweist und auch in nicht-physikalischen Fachzusammenhängen eine fundierte mathematische Herangehensweise fördert, können die Kursinhalte recht einfach auf andere Themengebiete übertragen werden.
Lernen mit Beispielaufgaben zum Thema Energie
No full textEnergie ist ein zentraler Begriff der Physik und eines der Basiskonzepte im Physikunterricht. Ein angemessenes Verständnis des Energiekonzepts stellt aber nach wie vor eine Herausforderung für den Physikunterricht dar. In diesem Zusammenhang erscheinen Beispielaufgaben interessant, denn zahlreiche Studien zeigen, dass diese Lernmethode eine wirkungsvolle Möglichkeit bietet, Problemlösestrategien, wissenschaftliche Konzepte und Fachinhalte zu vermitteln. Trotzdem wird das Lernen mit Beispielaufgaben bislang kaum im Physikunterricht genutzt. Zum einen fehlt es an altersgerechten Materialien und zum anderen wurde die Lernwirksamkeit dieser Lernmethode im Unterricht mit jüngeren Schülerinnen und Schüler noch kaum untersucht. Um diese Lücke zu schließen führen wir eine Feldstudie durch, in der wir die Lernwirksamkeit von Beispielaufgaben zum Thema Energie untersuchen. Im Folgendem berichten wir über die Materialentwicklung, das Studiendesign und erste Forschungsergebnisse (N=131, Gymnasium Niedersachsen, Klasse 9)
Präkonzepte zur Projektion eines unscharfen Bildes mit einer Linse
Get PDFDie Linsenabbildung gehört zu den Standardthemen des Optikunterrichts. Bei der Entwicklung von Unterrichtskonzepten müssen die Präkonzepte der Lernenden berücksichtigt werden. Präkon-zepte zur Linsenabbildung sind bereits mehrfach erhoben worden. Allerdings bezogen sich diese Studien stets auf die Erzeugung eines scharfen Bildes. Der allgemeine und ebenso alltagsrelevante Fall, nämlich die Erzeugung eines unscharfen Bildes, wurde indes vernachlässigt. Um Präkonzepte zur Projektion eines unscharfen Bildes zu erheben, wurden schriftliche und mündliche Befragun-gen durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse können der Lehrperson als Grundlage dienen, um lernernahen Unterricht zur Linsenabbildung zu planen
Quantenkryptographie als Thema für den Physikunterricht - Vorstellung einer Masterarbeit
Get PDFQuantenkryptographie ist ein modernes Forschungsgebiet der Physik, welches einen motivierenden Kontext für die Grundkonzepte der Quantenphysik bieten kann. Im Rahmen einer Masterarbeit wurde eine Unterrichtseinheit zur Quantenkryptographie mit Photonen erstellt und an einem Physikkurs der 11. Jahrgangsstufe getestet. Wir stellen die Unterrichtsmaterialien sowie die Ergebnisse von Interviews und Fragebögen vor
Qualitätsentwicklung studentischen Kurzunterrichts
Get PDFAn der Universität Osnabrück wird im Rahmen der Lehramtsausbildung seit etwa 10 Jahren die Veranstaltung „Experimentieren im Physikunterricht“ angeboten, in der Studierende propädeutisch unterrichten üben. Im „Kurzunterricht“ von ca. 15 Minuten sind die übrigen Studierenden angehalten, sich in Schülerinnen und Schüler hineinzuversetzen, und so unterrichtstypische Interaktionen zu ermöglichen. Auf der Basis einer neu entwickelten, hochinferenten Skala mit fünf Merkmalen guten Unterrichts schätzen die Dozenten die Qualität des Kurzunterrichts ein. Die Analyse zeigt, dass die Qualität des Kurzunterrichts vom ersten zum zweiten Belegungssemester mit großer Effektstärke ansteigt. In einer Begleitveranstaltung werden inhaltlich abgestimmt fachlich-fachdidaktische Themen behandelt. Eine Mediatoranalyse ergibt, dass der Zusammenhang zwischen fachlich-fachdidaktischem Wissen und der Qualität des Kurzunterrichts durch die Qualität des Unterrichtsentwurfs vermittelt wird. Dies unterstreicht die Bedeutung der auf guten fachlich-fachdidaktischen Kenntnissen basierenden Unterrichtsvorbereitung
Schülerlabor zu Anwendungen der Totalreflexion
Get PDFDas Phänomen der Totalreflexion wird in der Technik in verschiedenen Kontexten angewendet. Dennoch fristet es im Optikunterricht eher ein Nischendasein und wird neben der Brechung wenig behandelt. Im Goethe-Schülerlabor Physik wird deswegen ein Experimentiertag zum Thema Total-reflexion angeboten, der technische Anwendungen betrachtet. Neben Experimenten wird auch der Simulationsbaukasten Algodoo von den Schülern genutzt, der dabei mehr Variationsmöglichkeiten der Simulationsparameter zulässt als vorgefertigte Applets und reale Versuche.Im Artikel werden verschiedene Anwendungsbeispiele mit verwendeten Experimenten und Simulationen vorgestellt. Dazu gehören Daten- und Bildübertragung mittels Glasfaser, der Regensensor und der Brillant
Skalen zur Messung von Praktikumsqualität: Konfirmatorische Analyse der Struktur und Konstrukte
Get PDFDas Lehrevaluationsinstrument PraQ mit Ratingskalen zur Selbst- und Fremdeinschätzung von Aspekten der Praktikumsqualität liefert in einem theoretischen und kompetenzorientierten Rahmen Maße für die Qualität von Praktika. Zielgruppe sind alle naturwissenschaftlichen Anfängerpraktika bis zum vierten Fachsemester an Hochschulen, zunächst begrenzt auf den deutschsprachigen Raum.Das 3L-Modell der Praktikumsqualität definiert hierbei den relevanten Lernzuwachs, die Lehrkompetenz der Betreuenden und die Qualität der Lernumgebung von Praktika.Die Testevaluationsstudie umfasst Studien zur inhaltlichen Adäquatheit der Konstrukte und Items, strukturelle Untersuchungen der Zuordnung von Items und der Konstrukttrennbarkeit, externale Vergleiche mit etablierten Messinstrumenten sowie Multiperspektivitätsanalysen.Gemäß Expert*innenurteilen darf der PraQ inhaltlich als Messinstrument aller relevanten Aspekte der Praktikumsqualität verstanden werden. Strukturell zeigen sich in explorativer und konfirmatorischer Faktorenanalyse gut den Items zuzuordnende, reliable Faktoren, die eine getrennte Interpretation der Einzelkonstrukte zulassen. Vergleiche mit Alternativmodellen zeigen die sehr gute Passung des Grundmodells zu den erhobenen Daten. Dies bedeutet, dass Praktikumsleitende bei der Interpretation ihrer Evaluationsergebnisse die Konstrukte getrennt interpretieren dürfen und so gesicherter mögliche Interventionen im Praktikum an eben jenen Konstrukten ansetzen.Bezogen auf die fachdidaktische Forschung lässt sich schlussfolgern, dass die PraQ-Skalen inhaltlich umfassend und strukturell adäquat ihre betreffenden Konstrukte messen, was sie bereits als Messinstrument auch für andere Kontexte, in denen die enthaltenen Konstrukte Relevanz besitzen, nutzbar macht
Experimente für einen kontextorientierten Physikunterricht zur Funktion und zum Aufbau einer LCD-Zelle
Get PDFFlüssigkristallbildschirme (liquid crystal displays, LCDs) sind aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken. Sie werden im Physikunterricht bisher jedoch nur selten als anwendungsbezogener Kontext genutzt. Dabei bieten ihr Aufbau und ihre Funktion vielfältige Anknüpfungspunkte und inhaltliche Vernetzungsmöglichkeiten mit der Physik. Hierfür werden zwei für den Unterricht geeignete Zugänge ausführlich vorgestellt. Der erste erfolgt über den Bau einer monochromen LCD-Modellzelle mithilfe von speziell beschichteten Glasplättchen und einer passenden Flüssigkristallmischung. Der zweite Zugang arbeitet mit einem alten LCD-Bildschirm, der in einen „Bildschirm für Geheimagenten“ umgewandelt wird. Nur mithilfe eines geeigneten Polarisationsfilters kann sein Inhalt gelesen werden. Anhand beider Zugänge wird gezeigt, welches Potenzial dieser Anwendungskontext für den Schulunterricht hat und welche inhaltlichen Themen damit eingeführt und behandelt werden können
Die Übergangsproblematik von der Schule zur Hochschule im Fach Physik aus lerntheoretischer Sicht
Get PDFViele Studienfächer im MINT-Bereich beklagen hohe Abbruchquoten. Die sogenannte Übergangsproblematik, die die Schwierigkeiten von Studierenden beim Wechsel von Schule zu Hochschule beschreibt, ist auch bei Studierenden des Faches Physik (inklusive des Lehramtsstudiums für das gymnasiale Lehramt) hinlänglich bekannt und stellt eine Herausforderung für die Schul- und Hochschuldidaktik. Im Vortrag wird ein physikdidaktisches Forschungsprogramm vorgestellt, mit dem dieses Problem auf einer lerntheoretischen Grundlage angegangen werden kann. Dabei sind vor allem die Vernetzung von Wissensstrukturen sowie der Auffassungswechsel von Physik beim Übergang in die Hochschule wesentlich