PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, 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
Selbstgesteuertes Lernen mit digital erweiterten Workbooks
Full text linkDie Zeit des Distanzlernens hat die Digitalisierung schulischen Lernens auch im Physikunterricht weiter vorangebracht. Gleichzeitig wird offenkundig welche sozialen, persönlichen und individuellen Aspekte des unterrichtlichen Lernens durch das vornehmlich digitale Format nicht ersetzt werden können. Es heißt also, Lehren aus den Erfahrungen der vergangenen Monate zu ziehen und digitale Elemente gewinnbringend unter Beachtung der Lernförderlichkeit in den Unterricht zu integrieren. Auf Basis forschungsseitiger Erkenntnisse (Einzelstudien und Metastudien wie z.B. Hattie 2013, Herzig 2014), theoretischer Überlegungen und einer empirischen Fallstudie leiten wir Empfehlungen für die inhaltliche Auswahl und Strukturierung von digital erweitertem Lehr-Lernmaterial ab. Grundlagen, Studienergebnisse sowie Erfahrungen aus der prototypischen Realisierung solchen Lehr-Lernmaterials an der Universität Münster stellen wir in diesem Beitrag vor
Zur Legitimation hochwertiger physikalischer Bildung für Straßenkinder und -jugendliche - The Legitimation of Quality Physics Education for Street-Connected Children and Street Youth
No full textWeltweit leben Millionen Kinder und Jugendliche auf der Straße. Während das in Entwicklungsländern als traurige Realität hingenommen wird, ist vielen unbekannt, dass auch in westlichen Ländern, z.B. in Deutschland, Straßenjugendliche leben. Sowohl in Entwicklungsländern als auch in Deutschland sehen sich diese jungen Menschen vielfältigen Hindernissen gegenüber, die ihnen den Zugang zu einer hochwertigen Schulbildung erschweren. Das SDG „Quality Education“ fordert, dass insbesondere Kinder und Jugendliche in prekären Situationen Zugang zu allen Bildungsebenen haben müssen. Um Straßenkindern und -jugendlichen die ihnen zustehende Bildung zu ermöglichen, wurden beispielsweise Straßenschulen gegründet, in denen oft auch physikalische Bildungsinhalte vermittelt werden. Diese Studie verfolgt zwei Ziele. Erstens soll das Leben von Straßenkindern und -jugendlichen und die Ursachen für Straßenkarrieren in Entwicklungsländern und in Deutschland miteinander durch eine Literaturrecherche verglichen werden. Anschließend soll die Frage beantwortet werden, inwiefern physikalische Bildung für Straßenkinder und -jugendliche notwendig ist und folglich auch Teil von Bildungsprojekten für Straßenkinder und -jugendliche sein sollte.-----------------------------------------------------------------------------------Worldwide, there are millions of children and youth living on the streets. While this is accepted as a sad reality when it comes to developing countries, many people are unaware that street youth also exist in Western countries, such as Germany. In both developing and developed countries young people on the streets face a plethora of challenges that make it difficult for them to access quality schooling. However, one of the demands of the SDG “Quality Education“ is that children and youth in precarious living situations should be guaranteed access to all levels of education. In order to fulfill this goal different projects, for example street schools, are founded. Nowadays these projects often include physics education in their curriculum. This study has two goals. First, the life of street-connected children in developing countries and street youth in Germany is compared through an extensive literature review. Differences and similarities between these two groups and their reasons for leaving home are elaborated. Secondly, the question is answered to what extent physics education is necessary for street-connected children and street youth and consequently should be part of educational projects for them
Augmented Reality-Experimente zur Wellenphysik
Full text linkMit dem GeoGebra 3D Rechner lassen sich Visualisierungen abstrakter Strukturen modellieren und mithilfe der App auf einem Smartphone oder Tablet als virtuelle Objekte in den realen Raum platzieren. Damit wird eine Erweiterung realer Experimente mit idealen Darstellungen ermöglicht, die als Augmented Reality-Experimente bezeichnet werden. Virtuelle Bestandteile sollen reale Strukturen dort erweitern, wo nicht beobachtbare Elemente zum Verständnis des Experiments beitragen und den Vergleich von Modell und Realität erleichtern. Für Experimente mit Mikrowellen wurden vier Modelle konstruiert, die in der Lage sind, die Versuchsaufbauten nachzuempfinden und solche Wellenphänomene wie Reflexion, Beugung und Interferenz sichtbar zu machen. Die Messwerte aus dem Experiment können direkt mit dem Modell verglichen werden, um die in der Theorie entwickelten Annahmen zu überprüfen. In dem Beitrag werden Entwicklung und ein möglicher Unterrichtseinsatz von vier Augmented Reality-Experimenten zur Wellenphysik vorgestellt
Didaktische Ansätze für Quantum Random Number Generators (QRNG)
Full text linkIm Vormarsch der Quantentechnologien 2.0 sehen Enthusiasten und Medien den Quantencomputer an vorderster Front – auch, wenn dessen Entwicklung noch in den Kinderschuhen steckt. Viel greifbarer dagegen sind erste Errungenschaften der Quantensensorik und -kryptografie, wie die Erzeugung echter Zufallszahlen mittels quantenoptischer Zufallsgeneratoren (QRNGs). Diese schaffen es sich ganz bestimmte quantenmechanische Phänomene zu Nutze zu machen und sind inzwischen auch kommerziell verfügbar. Da sie auch relativ einfach zu erklären sind, können sie sich eignen, um Schülerinnen und Schülern Quantum Randomness näher zu bringen. Eine solche Betrachtung führen wir hier durch.
Digitale Medien in der naturwissenschaftlichen Lehrkräftebildung: Integriert statt zusätzlich
Full text linkEine erfolgreiche Implementation digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht kann nur gelingen, wenn geeignete universitäre und berufsbegleitende Qualifizierungsangebote entwickelt werden, in denen (zukünftigen) Lehrkräften der sinnvolle Einsatz digitaler Medien im Fachunterricht vermittelt wird. Eine besondere Rolle fällt dabei den Fachdidaktiken zu, da sowohl das Angebot an als auch die Einsatzmöglichkeiten von digitalen Medien je nach Unterrichtsfach stark variieren. Im Rahmen des Projektes ‚FoLe – Digital‘ wird eine systematische Verankerung digitaler Medien in die naturwissenschaftliche Lehrkräftebildung an der Leuphana Universität Lüneburg angestrebt. Hierzu werden digitale Medien nicht als zusätzliches Themenfeld ergänzt, sondern entlang naturwissenschaftsdidaktischer Schwerpunkte in die existierenden Module des 4. und 5. Semesters integriert. Begleitend werden die TPACK-Wissensdomänen sowie Verhaltensabsichten bzgl. des Einsatzes digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht erhoben. Die erste Kohorte besteht aus 58 Studierenden, 21 davon nahmen an der freiwilligen Begleitstudie teil. Die Erhebung ergab, dass im Laufe des Projektes eine positive Entwicklung der Verhaltensabsichten sowie eine (hoch) signifikante Zunahme der TPACK-Wissensdomänen stattfand. Zudem unterstützen die bisherigen Daten ein transformatives Verständnis des TPACK-Modells
Eignung von Wireless Sensoren in Experimentalphysik-Vorlesungen
Full text linkIn Experimentalphysik-Vorlesungen werden zahlreiche Versuche durchgeführt, die mit computerunterstützter Messwerterfassung ausgewertet werden. Kabelgebundene Sensoren können bei der Untersuchungen von Rotationsbewegungen die zu untersuchende Bewegung einschränken. Werden viele Messgrößen gleichzeitig erfasst, kann ein Versuchsaufbau mit den oft gleichfarbigen Anschlussleitungen der Sensoren unübersichtlich werden. Bei zahlreichen Versuchen wird aufgrund der Längen der Anschlussleitungen der Sensoren deren Positionierung örtlich eingeschränkt. Durch den Einsatz von Wireless Sensoren kann diesen Schwierigkeiten begegnet werden. Gibt es nur Vorteile? Aufbauend auf den Untersuchungen im Rahmen der wissenschaftlichen Hausarbeit "Vergleich computerunterstützter Messwerterfassungssysteme für den Physikunterricht" wurden Versuche der Experimentalphysik-Vorlesungen am Fachbereich Physik der TU Darmstadt mit Wireless-Sensoren an Stelle von kabelgebundenen Sensoren der Lehrgerätehersteller Phywe, Pasco und Vernier durchgeführt. Mit ausgewählten Versuchen werden die Vor- und Nachteile beim Einsatz von Wireless-Sensoren vorgestellt
Das physikbezogene Growth Mindset bei Schüler*innen fördern
Full text linkDweck 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
Kontexte für den Kontext
Full text linkDie Forderung nach kontextualisiertem Unterricht war und ist so allgegenwärtig, dass sie weder aus den naturwissenschaftlichen Lehrplänen noch aus dem didaktischen Diskurs wegzudenken ist. Gleichzeitig ist es ein Allgemeinplatz der Linguistik, dass die Kommunikation über einen Begriff ohne Kontext (und hier ist schon etwas anderes gemeint) schwerlich gelingen kann. Im Beitrag wird entsprechend zu klären sein, was mit dem Begriff "Kontext" im didaktischen Diskurs bezeichnet wird. Bei allen Unterschieden wird eine Gemeinsamkeit deutlich werden: Das Individuum wird im Diskurs um gelingende Kontextualisierung an den Rand gedrängt. Dies ist, wie sich zeigen wird, keine definitorische Notwendigkeit: die "inneren Kontexte" der Lernenden werden im Beitrag als Orientierung stiftende Dimension des Kontextbegriffs eingeführt und schaffen Abhilfe
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