PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Berechnung und Messung der Sonnenscheindauer auf beliebigen Dachschrägen
Get PDFIn diesem Artikel werden Aufbau und Durchführung eines Demonstrationsversuchs vorgestellt, mit dem die Sonnenscheindauer für beliebige Orte quantitativ und auf einfache Weise gemessen werden kann. Insbesondere kann durch eine geeignete Erweiterung die Sonnenscheindauer für beliebig ausgerichtete Dachflächen ermittelt werden. So können Lernende selbstständig auf experimentelle Weise die Einflüsse auf die Sonnenscheindauer untersuchen, ohne dabei auf die komplizierte sphärische Geometrie zurückgreifen zu müssen. Die anhand des Versuches gewonnenen Erkenntnisse können schließlich mit theoretischen Berechnungen verglichen werden und liefern sehr gute Übereinstimmungen
Einfluss der Art gegebener Vorinformation auf die kognitive Belastung beim entdeckenden Lernen im Fernlabor
Get PDFWährend Schülerinnen und Schüler selbstständig Experimente in einem ihnen noch unbekannten Themengebiet durchführen, sollte die mentale Belastung so gering wie möglich gehalten werden. Dazu wird bei einem Experiment zur optischen Spektrometrie im Fernlabor eine Vorinformation zum Versuchsaufbau und dessen Bedienung angeboten. In der hier vorgestellten Teilstudie wird die Art der Informationsdarbietung variiert. Das Material zur Vorinformation wurde basierend auf drei verschiedenen Theorieströmungen entwickelt: strukturell-attributive, funktional-kybernetische und pragmatische Informationstheorien. Damit in einer späteren Studie der Einfluss der Vorinformation auf den Bearbeitungserfolg und den Wissenserwerb untersucht werden kann, sollte die kognitive Belastung durch die Variation der Vorinformationen nicht beeinflusst werden.Festgestellt werden konnte, dass die verschiedenen Versionen des eingesetzten Instruktionsmaterials keinen signifikant unterschiedlichen Einfluss auf die wahrgenommene Textschwierigkeit und die mentale Belastung haben. Laut ihrer Selbsteinschätzung lesen Schülerinnen und Schüler die Vorinformation aufmerksam. Es scheint einen Einfluss der Art gegebener Vorinformation auf das aufmerksame Lesen zu geben
Physics on the Road: Smartphone-Experimente im Straßenverkehr
Get PDFBei bisherigen Vorschlägen haben die mobilen Endgeräte meist die klassischen Messwerterfas-sungssysteme im Klassenzimmer ersetzt, wobei ein entscheidender fachdidaktischer Mehrwert des Messmittels "Smartphone" unberücksichtigt blieb: die starke Verbreitung der Geräte im Alltag der Schülerinnen und Schüler sowie deren Mobilität. Im Projekt "Physics2Go!" entwickeln und evalu-ieren wir Experimente unter Berücksichtigung dieser Aspekte. Sie ermöglichen das "Herausgehen" aus dem Physiksaal, die experimentelle Erschließung von Alltagskontexten sowie die Auslagerung und Vertiefung experimenteller Inhalte in Form von Hausaufgaben. Der Artikel liefert hierfür Bei-spiele und stellt quantitative Versuche zum Kontext "Straßenverkehr" vor. Diskutiert werden u. a. die Bestimmung des Strömungswiderstands- sowie Rollreibungskoeffizient verschiedener Fahr-zeuge wie auch die Messung von Kurven- und Kreiselradien
Wissenschafts-TV selbst gemacht - Mehr als nur eine nette Abwechslung im Physikunterricht
Get PDFSendungen wie "Galileo", "Nano" oder "Wunder Welt Wissen" erfreuen sich bei Schülerinnen und Schülern großer Beliebtheit. Ihnen ist dabei aber oft nicht bewusst, wie viel filmischer und fachlich konzeptioneller Aufwand mit der Produktion der beliebten (Kurz-)Filme verbunden ist.Vor diesem Hintergrund erscheint es nur logisch, die Produktion kurzer Videoclips zur Förderung von Medien- wie Fachkompetenz Lerner unterschiedlicher Altersstufen urbar zu machen. Wie sich dies auch im regulären Unterrichtsbetrieb realisieren lässt und auf welche Probleme man bei der praktischen Realisation stoßen kann, wird anhand bereits realisierter Unterrichtsprojekte diskutiert
Möglichkeiten zur Behandlung des Wärmeäquivalents im Unterricht - Erweiterte Vorschläge zur experimentellen Erfassung des Wärmeäquivalents
Get PDFBekanntlich ist die Vernetzung der einzelnen Teilgebiete der Physik beim Lehren und Lernen von hoher Bedeutung. Zu den Schnittstellen zwischen Mechanik und Thermodynamik gehört die Beschäftigung mit dem Wärmeäquivalent, das in der Geschichte der Physik eine wichtige Rolle spielte. Welche Leistungen Meyer, Joule und Colding mit der Bestimmung des quantitativen Zusammenhangs zwischen Arbeit und Wärme erbracht haben, wird erst dann deutlich, wenn man selbst Experimente zur Findung des Wärmeäquivalents durchführt. Auf experimentellem Wege kann man für Lernende besonders gut verdeutlichen, dass Wärme eine Prozessgröße ist und keinesfalls mit stofflichen Vorstellungen (Stichwort Phlogiston) in Verbindung gebracht werden darf. Im vorliegenden Artikel sollen Möglichkeiten präsentiert werden, wie man das Wärmeäquivalent experimentell zugänglich machen kann
Das Elektronengasmodell in der Sekundarstufe I
Get PDFTrotz mehrjähriger unterrichtlicher Bemühungen besitzen viele Schüler am Ende der Sekundarstufe I kein ausreichend entwickeltes Verständnis der elementaren Elektrizitätslehre. Insbesondere die Entwicklung eines unabhängigen Spannungsbegriffs stellt Schüler in der Sekundarstufe I vor enorme Schwierigkeiten. Ein Grund hierfür könnte neben der zentralen Stellung des Stromkonzepts auch in der didaktisch unbegründeten Fokussierung auf die Differenzgröße Spannung im traditionellen Unterricht liegen. Im Gegensatz zum Potenzial, das einem Leiterabschnitt lokal zugeordnet werden kann, bezieht sich die elektrische Spannung nämlich immer auf die Differenz zweier Potenzialwerte in einem Stromkreis. Es ist daher naheliegend anzunehmen, dass eine bildhaft-anschauungsorientierte Vorstellung des Potenzials entscheidend zu einem besseren Verständnis elektrischer Stromkreise beitragen kann.Das Elektronengasmodell stellt über die Gleichsetzung des Elektronengasdrucks mit dem elektrischen Potenzial einen vielversprechenden Ansatz dar, eine solche anschauliche Erklärung für das Potenzial zu liefern. Fachlich basiert das Elektronengasmodell auf den physikalischen Eigenschaften der wenig beachteten Oberflächenelektronen in elektrischen Stromkreisen, die im Gegensatz zu Leitungselektronen vor und nach einem Widerstand unterschiedliche Dichten aufweisen. Nach einer Einordnung in bisherige Unterrichtsansätze wird im Artikel daher der fachliche Hintergrund des Elektronengasmodells näher beleuchtet, bevor die für die Schule nötigen didaktischen Elementarisierungen sowie mögliche Stärken und Schwächen des Modells diskutiert werden.
Smartphone Physics: Beschleunigungsmessungen im Physikunterricht - Lernanlässe oder Lernhindernisse?
Get PDFIn den letzten Jahren wurde vielfach vorgestellt, wie die in Smartphones und Tabletcomputern verbauten Beschleunigungssensoren für quantitative Versuche in Schule und Lehrerbildung eingesetzt werden können. Die publizierten Beispiele sind sehr vielfältig und betreffen z. B. den freien Fall, die Radialbeschleunigung, verschiedene Pendelexperimente sowie die experimentelle Erschließung von Alltagskontexten. Neben den zweifelsfrei vorhandenen Vorzügen des Messmittels "Smartphone" (insb. hohe Verbreitung bei den Schülern und Studierenden, hohe Mobilität sowie intuitive Bedienbarkeit) ist speziell der Einsatz der Beschleunigungssensoren auch kritisch zu sehen. Infolge ihrer Wirkungsweise (tatsächlich handelt es sich um Kraftsensoren, welche lediglich Beschleunigungswerte anzeigen) ist ihre Nutzung nur unter bestimmten Voraussetzungen sinnvoll. Selbst bei einfachen und gut kontrollierten Bewegungen (z. B. Faden- oder Federpendel) können Messwerte u. U. nicht sinnvoll interpretiert werden, was anhand bereits veröffentlichter Experimente aufgezeigt wird. Der Smartphone-Einsatz ist "chic" und lernpsychologisch gut legitimiert (Situiertes Lernen), fachdidaktische Aspekte dürfen bei seiner Bewertung jedoch nicht unberücksichtigt bleiben
Neue Ausdrucksformen für die Physikdidaktik: Das Potential von 3D-Druckern für den Physikunterricht
Get PDFDas Ausdrucken von Textdokumenten mit Laser- oder Tintenstrahldruckern erscheint heute so selbstverständlich, dass die zugrundeliegende Technik kaum mehr hinterfragt wird. Zeitgleich mit dem Aufkommen der ersten Laserdrucker in den 1970iger Jahren wurden auch erste Versuche unternommen, dreidimensionale Objekte zu drucken, wobei neben der anspruchsvollen Technik auch Patente den Fortschritt auf diesem Gebiet etwas verlangsamten. Heute stehen 3D-Drucker allerdings an der Schwelle zur Alltagstechnologie, und es ist zu erwarten, dass in absehbarer Zeit das Ausdrucken dreidimensionaler Objekte für bestimmte Anwendungen zur Selbstverständlichkeit wird. In England ist der Umgang mit 3D-Drucken bereits Teil des offiziellen Schul-Curriculums, auch in den USA, China und Japan wird der Einsatz dieser Technik auch für die Ausbildung stark gefördert. In diesem Beitrag diskutieren wir den möglichen Einsatz von 3D-Druckern speziell im Physikunterricht anhand ausgewählter Beispiele
Der Force Concept Inventory Vergleich einer offenen und einer geschlossenen Version
No full textDer Force Concept Inventory wird seit mehr als zwanzig Jahren zur Erfassung des Verständnisses newtonscher Mechanik verwendet. Schon recht kurz nach der Veröffentlichung entstand eine Diskussion, vor allem darüber, ob eine schlichte Auswertung über den Summenscore, geeignet ist, das Verständnis zu bemessen. Darüber hinaus wird hinterfragt, ob mit Multiple Choice Aufgaben das Verständnis angemessen überprüft werden kann. Bis heute lassen sich die Argumente nicht vollständig entkräften, trotzdem ist der FCI wohl eines der am häufigsten verwendeten Instrumente, z.B. um die Qualität einer neuen Lehrveranstaltung zur Mechanik zu überprüfen.In der hier vorliegenden Studie wird ein Teil der Aufgaben aus dem FCI Studierenden im Fach Physik sowohl in offenem Antwortformat, als auch in geschlossenem Antwortformat zur Bearbeitung vorgelegt. Damit soll untersucht werden, inwieweit das geschlossene Antwortformat die Einschätzung des Verständnisses unter Umständen beeinflusst. Es ergeben sich zwei zentrale Befunde: Zum einen findet sich Evidenz dafür, dass sich das Antwortformat tatsächlich auf das Testergebnis auswirkt, Aufgaben im offenen Format führen zu anderen Lösungen, als Aufgaben im geschlossenen Format. Zum anderen zeigt sich der Effekt von den Kontexten, in dem das Verständnis überprüft wird, nur beim offenen Antwortformat, bei geschlossenem Antwortformat scheint der Kontext sich nicht auf die Lösung auszuwirken
Die beschleunigte Sanduhr – Einwirkung äußerer Kräfte auf den Fluss granularer Materie
No full textDie Einwirkung äußerer Kräfte auf die Laufzeiten von Sanduhren wurde experimentell untersucht. Dabei wurde eine Sanduhr unterschiedlichen Schwingungs- und Rotationsbewegungen ausgesetzt. Während bei der Schwingung der Uhr quer zur Sandflussrichtung nur leichte Laufzeitverkürzungen festzustellen waren, wurden in frei hängender Rotation erstaunliche Durchflussraten erreicht. Die Ursprungslaufzeiten konnten auf weniger als 5% minimiert werden. Die Erklärung dieses Phänomens stößt an die Grenzen des üblichen Modell der Kraftbrücken, das sich z. B. beim Stauverhalten granularer Materie als Erklärungsmodell bewährt hat. Hier handelt es sich um ein eindrucksvolles Experiment, das mit einfachen Mitteln auch durch Schüler_innen durchgeführt werden kann