PhyDid - Zeitschriften (FU Berlin)
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Entwicklung des „FLexKom-Karussells“ zur Förderung experimenteller Kompetenzen
Get PDFDer „PISA-Schock“ Anfang der 2000er Jahre war der Anstoß zu einer grundlegenden Diskussion über das deutsche Bildungssystem und führte letztendlich zu einer Kompetenzorientierung in den Kernlehrplänen, die dem Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht einen höheren Stellenwert einräumte (vgl. MSB NRW, 2019, S. 9).An der RWTH Aachen werden spezielle Unterrichtsmaterialien zum Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen entwickelt und auf der Plattform FLexKom kostenlos zur Verfügung gestellt. In diesem Rahmen wurde ein Miniaturkarussell (das „FLexKom-Karussell“) konzipiert, auf dessen Basis experimentelle Module erstellt werden können. Das Karussell kann vielfältig eingesetzt werden, da sowohl Kompetenzen aus der Experimentierphase der Planung (z.B. Hypothesen formulieren) als auch Kompetenzen der Durchführung (z.B. Variablenkontrollstrategie) und Auswertung (z.B. Messunsicherheiten) durch den Einsatz dieses Karussells gefördert werden können. Auf dem Poster wird zunächst der Aufbau des Karussells präsentiert und anschließend ein dazugehöriges Modul zur Förderung der Variablenkontrollstrategie vorgestellt. Dieses Modul wurde in zwei verschiedenen Versionen konzipiert. Eine Ausführung fokussiert auf Schüler:innen der Sekundarstufe I und eine zweite auf Schüler:innen der Oberstufe
Pfeiftöne vom Teefilter - Ein strömungsakustisches Alltagsphänomen -
Get PDFEin schräg auf die Wandung eines Edelstahl-Teefilters aufprallender Wasserstrahl ruft bisweilen schrille Pfeiftöne hervor. Die Behandlung dieses verblüffenden Alltagsphänomens im Physikunterricht der Oberstufe gibt Gelegenheit, auf die dafür grundlegenden schwingungsmechanischen und strömungsmechanischen Vorgänge einzugehen. Der hier vorliegende Artikel zeichnet einen Weg vor, auf dem sich das Phänomen mit schulischen Mitteln schrittweise erschließen lässt. Dabei führen die Experimente zu der Modellvorstellung, dass den ausgesandten Pfeiftönen wirbelinduzierte Schwingungen zugrunde liegen
Der Plasma-Lautsprecher als Lehrversuch
Get PDFIn Lehrveranstaltungen lassen sich physikalische Effekte und deren zugrunde liegende Theorie anschaulich anhand von Experimenten verdeutlichen. Besonderes Interesse wird hierbei durch optische, akustische und olfaktorische Sinneswahrnehmungen und vor allem durch die Kombination dieser Reize geweckt. Plasma-Lautsprecher stellen vor diesem Hintergrund ein hervorragendes Anschauungsobjekt für die Physikdidaktik im Fachgebiet „Akustik“ mit hohem motivierendem Potenzial dar.Im Rahmen dieses Betrags wird ein einfaches, verständliches und kostengünstiges Schaltungskonzept für einen Plasma-Lautsprecher vorgestellt und der zugrundeliegende Schallentstehungsmechanismus anschaulich erläutert. Anhand der vorgestellten Experimente können die Lernenden die akustischen Eigenschaften des Lautsprechers qualitativ und quantitativ untersuchen. Abschließend wird ein didaktisches Konzept für den Versuch gegeben. Der didaktische Schwerpunkt des Versuchs kann nach Vorwissen der Lernenden an die Zielgruppe angepasst werden
Das physikbezogene Growth Mindset bei Schüler*innen fördern
Get PDFDweck definiert zwei Mindsets, die als tief verankerte Überzeugungen zu unterschiedlichen Reak- tions- und Handlungsmustern führen. Das Fixed Mindset beschreibt die Überzeugung, dass Intelli- genz determiniert ist und damit der Spielraum für erlernbare Fähigkeiten und Fertigkeiten durch Begabung festgelegt ist. Damit stehen demonstrierbare Leistungserfolge im Fokus und herausfor- dernde Situationen werden möglichst vermieden. Das Growth Mindset bildet den Gegenpol und beschreibt Intelligenz, aber auch Kompetenz als stets weiterentwickelbar. Somit steht das Lernen selbst im Mittelpunkt und Schüler*innen mit Growth Mindset nehmen Herausforderungen als Lern- gelegenheit positiv wahr. Das Mindset selbst wird vor allem durch persönliche Erfahrungen und Bezugspersonen geprägt, entsprechend kann es mit geeigneten Interventionen gezielt verändert wer- den.Auf der Basis der in den USA schon weiter verbreiteten Mindset-Forschung und eines speziell für Physik entwickelten Mindset-Fragebogens wurde das domänenspezifische Mindset von Schüler*in- nen im Physikunterricht in allen Jahrgangsstufen erhoben und Korrelationen zu äußeren Gegeben- heiten wie Alter, Geschlecht und Schulart untersucht. Darauf aufbauend soll mit einer fachspezifi- schen Intervention das Growth Mindset von Schüler*innen in der Sekundarstufe I gefördert werden. Die Intervention wird im Beitrag vorgestellt
Risiken der Radioaktivität aus Sicht von Jugendlichen
Get PDFNicht zuletzt wegen ihres vielfältig faszinierenden Charakters ziehen wissenschaftliche Erkenntnisse zur Theorie der Radioaktivität und ihre vielfältigen, oft nicht unumstrittenen, Anwendungen die Aufmerksamkeit der Wissenschaftsgemeinde wie auch die einer breiten Öffentlichkeit auf sich. Doch so populär die Diskussionen und Berichterstattungen rund um die Themen Radioaktivität und Anwendungen von Kernenergie auch sein mögen, so facettenreich und durchaus subjektiv geprägt scheinen die öffentlichen Debatten und Streitgespräche. Angesichts der vielfältig und oftmals emotional oder gar stigmatisierend geführten Diskussionen fällt es schwer, sich ein – wohl reflektiertes und möglichst vorurteilsfreies – eigenes Urteil zu bilden; nicht zuletzt, da ja auch ein fach- und sachgerechtes Verständnis von den naturwissenschaftlich-technischen Grundlagen nicht einfach zu erzielen ist. Ebenso schwer sind die zu erwartenden Folgen und Risiken zu überschauen, die mit den zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten verbunden sind oder sein können. Als Chemie-Lehrer*in und Fachdidaktiker*in stellt sich daher die Frage: Wie ist es eigentlich um die fachbezogenen Kompetenzen von Schüler*innen im Themenfeld von Radioaktivität und (ionisierender) Strahlung bestellt und für wie risikobehaftet schätzen Jugendliche die technologischen Anwendung von Radioaktivität und (ionisierender) Strahlung ein? Außerdem interessiert uns die Frage: In welcher Weise beeinflusst wissenschaftlich stimmiges Wissen die subjektiv geprägte Risikowahrnehmung von Jugendlichen
The Origin of the Energy
Get PDFThe energy is an essential basic concept of physics. Additionally, the mass is included, as it is equivalent to energy. Moreover the energy is constant in the time evolution of the universe. So the question arises: What is the origin of the energy. Using general relativity and quantum physics, we determine that origin. Moreover I report about experience with that topic in a research club and in university courses
Ein Escape-Game zur Förderung experimenteller Kompetenzen - Gestaltung des finalen Rätsels "Geldkoffer"
Get PDFAn der RWTH Aachen ist mit der Plattform FLexKom (Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) ein Schwerpunkt auf die Vermittlung methodischer Kompetenzen gelegt worden. Die Beliebtheit eines Escape-Game Settings hat zu der Verknüpfung von spielerischen Elementen mit den physikalischen Lerninhalten geführt. Im Rahmen eines sog. FLexcape Games steigen die Schülerinnen und Schüler in eine fiktive Geschichte ein und lösen einzelne Rätsel, in denen sie physikalische Aufgaben unter Anwendung experimenteller Kompetenzen bearbeiten. Als gemeinsames Abschlussrätsel wurde ein Geldkoffer für das FLexcape Game entwickelt. Durch Lösen der gestellten Aufgaben gelangen die Teilnehmenden der Lerngruppe an Informationen, mit denen sie den Geldkoffer öffnen und die Belohnung erhalten können. Auf dem Poster wird die allgemeine Konzeption unter besonderer Berücksichtigung der Entwicklung und der Funktionsweise des Geldkoffers präsentiert und erklärt.An der RWTH Aachen ist mit der Plattform FLexKom (Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) ein Schwerpunkt auf die Vermittlung methodischer Kompetenzen gelegt worden. Die Beliebtheit eines Escape-Game Settings hat zu der Verknüpfung von spielerischen Elementen mit den physikalischen Lerninhalten geführt. Im Rahmen eines sog. FLexcape Games steigen die Schülerinnen und Schüler in eine fiktive Geschichte ein und lösen einzelne Rätsel, in denen sie physikalische Aufgaben unter Anwendung experimenteller Kompetenzen bearbeiten. Als gemeinsames Abschlussrätsel wurde ein Geldkoffer für das FLexcape Game entwickelt. Durch Lösen der gestellten Aufgaben gelangen die Teilnehmenden der Lerngruppe an Informationen, mit denen sie den Geldkoffer öffnen und die Belohnung erhalten können. Auf dem Poster wird die allgemeine Konzeption unter besonderer Berücksichtigung der Entwicklung und der Funktionsweise des Geldkoffers präsentiert und erklärt
Fachwissen und Problemlösen im Physikstudium
Get PDFDie Studieneingangsphase im Fach Physik fordert von den Studienanfängern den Aufbau vielfälti-ger Fertigkeiten und Fähigkeiten. Zwei wichtige standen im Fokus des Projektes KEMΦ (Kompe-tenzentwicklung Physik in der Studieneingangsphase): Das physikalische Fachwissen, welches in Vorlesungen gelehrt wird und in Übungen (und z. T. auch in Praktika) angewandt werden muss, sowie die physikbezogene Problemlösefähigkeit, ohne die ein erfolgreiches Bearbeiten von Übungszetteln oder Klausuraufgaben kaum möglich ist.Diese beiden Fähigkeiten wurden bei Physik-Fach- und -Lehramts-Studierenden in den Jahren 2015–2020 zu je drei Testzeitpunkten im ersten Studienjahr längsschnittlich erhoben. Zur Erhe-bung des Fachwissens wurden ein etabliertes Testinstrument und ein komplexitätsbasiertes Ni-veaumodell verwendet. Für die Erhebung von Problemlösefähigkeiten wurde ein neues Testverfah-ren entwickelt, welches sich nah an typischen Übungszettel-Aufgaben als einer wichtigen Pro-blemlösesituation des Physikstudiums orientiert.Auf Basis dieser Daten können z. B. Aussagen über typische Entwicklungsverläufe im Fachwis-senserwerb und Charakterisierungen von Hoch- und Niedrigperformern angegeben werden. Eben-so können differenzierte Analysen der Schwierigkeiten Studierender beim Lösen häufiger Pro-blemstellungen angestellt werden
Formgedächtnispolymere – vom 3D-Druck zur Polymerchemie
Get PDFDer 3D-Druck bietet heutzutage ganz neue Möglichkeiten, Schüler(innen) und Student(inn)en an verschiedenste Wissensgebiete heranzuführen. Neben der Konstruktion, die mit einfachen Online-Programmen begonnen und zu komplizierten Formen fortgeführt werden kann, spielt hier vor allem die Materialwissenschaft eine wichtige Rolle. Die meisten preiswerten 3D-Drucker arbeiten nach dem Fused-Deposition-Modeling(FDM)-Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Polymer-Filament durch eine Düse gepresst und lagenweise auf dem Druckbett abgelegt wird, bis die gewünschte dreidimensionale Form entsteht. Die Vielzahl hierfür erhältlicher Filamente ermöglicht es heutzutage, unterschiedlichste Materialeigenschaften auszuwählen, von herkömmlichen Polymeren wie Polylactid (PLA) bis zu faserverstärkten, mit Metallpartikeln gefüllten oder auch flexiblen Filamenten. Ein besonders interessantes Material ist PLA, das nicht nur einfach zu drucken ist, sondern auch Formgedächtniseigenschaften aufweist. Dies bedeutet, dass es sich stark verformen und anschließend durch Wärmezufuhr wieder in die ursprüngliche Form zurückbringen lässt – solange keine Teile des Objekts brechen. Solche Formgedächtnis-Objekte können durch eine angepasste Konstruktion optimiert werden, die Schwachstellen weitestgehend verhindert und auf diese Weise möglichst viele Regenerationszyklen ermöglicht. Je nach Kenntnisstand der Beteiligten können dabei vorhandene Füllstrukturen ausgewählt oder auch eigene Strukturen konstruiert werden. Auf diese Weise können Schüler(innen) und Student(inn)en spielerisch das Zusammenspiel aus Konstruktion und Material erfahren
Wie sieht die Struktur des Phyikstudiums aus?
Get PDFLäuft das Physikstudium im deutschsprachigen Raum im Großen und Ganzen überall auf die gleiche Art ab oder sind die Strukturen von Standort zu Standort verschieden? Wie lässt sich die Ähnlichkeit von Studiengangsstrukturen feststellen?Zur Beantwortung dieser Fragen lassen sich von der Zusammenkunft der deutschsprachigen Physikfachschaften (ZaPF) und der jungen Deutschen Physikalisch Gesellschaft (jDPG) schon länger organisierten und durchgeführten Umfragen nutzen. Sie bieten unter anderem Informationen zur inhaltlichen Schwerpunktsetzungen der Studiengänge. Aus den Debatten des Studienreformforums ist nun die Notwendigkeit erwachsen, mehr noch die Struktur des Studiengänge in den Blick zu nehmen; zeitgleich ist ein Vorschlag für deren Darstellung entstanden.Im letzten Jahr ist angesichts dessen ein öffentlich zugängliches Online-Tool entstanden, das es erlaubt, diese Darstellung halbautomatisiert aus den Informationen der Modulhandbücher zu erstellen. Die so erzeugten Darstellungen sollen nicht nur der Beforschung der Studiengänge dienen, sondern gleichzeitig für die Arbeit in den Fachbereichen nutzbar sein. Mittelfristig sollen die Datenerfassung der Umfragen und dieses Tools zusammenwachsen.Dieser Beitrag beschreibt das Tool und die Ideen dahinter und regt hoffentlich zur Nutzung an