PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Implementation und Nutzung von Unterrichtsmaterialien im schulischen Unterricht – Eine Bestandsaufnahme der mathematisch-naturwissenschaftlichen Fächer
Get PDFDie Bereitstellung von Unterrichtsmaterialien ist eine zentrale Strategie, die professionelle Weiterbildung von Lehrkräften zu unterstützen und die Qualität von Unterricht zu erhöhen. Allerdings werden viele empirisch fundierte Materialien gegenwärtig kaum an Schulen eingesetzt. Eine Analyse von knapp 50 Studien zur Nutzung von Unterrichtsmaterialien impliziert, dass Unterrichtsmaterialien zwar ein großes Potential zur Verbesserung der Unterrichtsqualität aufweisen, ermöglicht aber auch die Identifizierung von Hinderungsfaktoren der Implementation solcher Materialien. Auf Grundlage dieser Ergebnisse werden Empfehlungen für zukünftige Forschungs- und Entwicklungsprojekte abgeleitet, mit dem Ziel langfristig die Umsetzung innovativer Unterrichtskonzepte und darauf abgestimmter Materialien an Schulen zu erhöhen
Veränderung der Einstellungen von Lehramtsstudierenden zum Einsatz digitaler Mess-werterfassung
Get PDFErfahrungen zeigen, dass eine Reihe von Lehramtsstudierenden generelle Vorbehalte gegenüber dem Einsatz von digitalen Messwerterfassungssystemen, insbesondere in Schülerexperimenten hat. Als Gründe werden die häufig geringe Zahl an Geräten, der Blackbox-Charakter und das Vernachlässigen händischer Arbeitsweisen genannt. Im Beitrag werden das mittels Fragebögen erhobene Vorwissen der Studierenden zu digitalen Messwerterfassungssystemen und zur Programmierung sowie Sichtweisen der Studierenden zum Einsatz von digitalen Messwerterfassungssystemen vorgestellt.Um den Vorbehalten zu begegnen, wurden im didaktischen Experimentierpraktikum im Wintersemester 17/18 Möglichkeiten zur Auseinandersetzung mit Einsatzmöglichkeiten des Arduinos zur Messwerterfassung im Physikunterricht geschaffen. Die Studierenden führen darin Experimente zu den Themengebieten Mechanik, E-Lehre, Wärme & Energie und Optik durch, die mittels Online-Tutorials und Videoanleitungen angeleitet werden, und analysieren diese unter didaktischen Gesichtspunkten. Exemplarisch werden einige Experimente im Beitrag vorgestellt
Physikunterricht mit dem Tablet
Get PDFDurch Smartphones und Tablets, welche im Gegensatz zu den meisten Versuchsmaterialen in der Regel allen Schülerinnen und Schülern zur Verfügung stehen, ist heutzutage eine große Zahl an Sensoren zur Messung physikalischer Größen leicht zugänglich und kann den Weg zu einem all-tagsnahen Physikunterricht ebnen. Apps wie „Phyphox“ von der RWTH Aachen oder auch „Sci Journal“ von Google machen es möglich, diese Daten zu erfassen und auszuwerten. Hierzu steht bereits eine Vielzahl an fertigen Versuchen bereit, die sofort von Schülerinnen und Schüler in der Schule, aber auch zu Hause durchgeführt werden können. Auch die gängigen Lehrmittelhersteller haben die Möglichkeiten des Smartphones erkannt und bieten Erweiterungen zu den im Smartpho-ne vorhandenen Sensoren an, um bspw. Temperaturen, hohe magnetische Flussdichten oder auch Kräfte messen zu können.Wir möchten uns mit der Verwendung günstiger externer Geräte beschäftigen, die von Schülerinnen und Schülern über ein Tablet gesteuert werden können. Am Beispiel eines Tablets, welches als Frequenzgenerator genutzt wird, soll auf die Möglichkeiten, aber auch die Grenzen dieser modernen Experimentiermittel eingegangen werden. Außerdem wird eine Versuchsanleitung als Anregung zum Einsatz im eigenen Unterricht bzw. in der eigenen Vorlesung gegeben
Konzeption und Aufbau eines Didaktikpraktikums zur Digitalisierung für Lehramtsstudierende
Get PDFPhysiklehrer müssen bei der Durchführung von Experimenten im Schulunterricht viele verschiedene fachliche und fachdidaktische Einzelheiten kennen, verwenden und einschätzen können. Mit der Erweiterung der Fachdidaktik im Lehramtsstudium in Baden-Württemberg ist in der Fachdidaktik ein weiteres Modul im Masterstudium hinzugekommen. Thematisch soll sich der erste Abschnitt des Moduls mit der Einführung und dem Vergleich verschiedener Systeme zur Digitalisierung von Experimenten befassen. In diesem Wintersemester wurde nun das Konzept dafür mit einer Gruppe von 8 Studierenden getestet. Hier wird nun das Konzept anhand eines exemplarischen Beispielsvorgestellt und die ersten Eindrücke präsentiert
BESCHREIBEN, ERKLÄREN und BEGRÜNDEN im Versuchsprotokoll: Erste Ergebnisse des SchriFT-II-Projektes im Fach Physik - Einblicke in das Studiendesign und die Intervention -
Get PDFDas interdisziplinäre BMBF-Verbundprojekt „Schreiben im Fachunterricht der Sekundarstufe 1 unter Einbeziehung des Türkischen, SchriFT II“ (2017–2020) der Universität Duisburg-Essen und der Ruhr-Universität Bochum erforscht, inwiefern gezieltes Einüben der sprachlich-kognitiven Handlungen BESCHREIBEN, ERKLÄREN und BEGRÜNDEN in fachspezifischen Textsorten eine fächerübergreifende Koordination der Sprachförderung in den Fächern Geschichte, Physik, Politik und Technik mit dem Deutsch- und türkischem Herkunftssprachunterricht ermöglicht.Im Teilprojekt der Physik wird auf Basis des „Genre-Cycles“ (Rose & Martin, 2012) am Beispiel des Versuchsprotokolls untersucht, inwiefern die Förderung von Textprozeduren (Feilke, 2014) zum BESCHREIBEN, ERKLÄREN und BEGRÜNDEN das fachliche Verständnis fördern und zu einer fächerübergreifenden Sprachentwicklung beitragen können. Es gibt zwei Interventionsgruppen, eine zu den fachspezifischen Handlungsmustern, die andere zu den sprachlichen Ausdrucksmitteln der Textprozeduren. Die Intervention erfolgt in zehn 8. Klassen an NRW-Gesamtschulen im Rahmen der Themen elektrische Ladung (BESCHREIBEN), elektrische Stromstärke (ERKLÄREN) und elektrische Spannung (BEGRÜNDEN). Der Beitrag gibt einen Einblick in die Interventionsmaterialien und eine erste qualitative Auswertung von Schülertexten
Das Unsichtbare sichtbar machen – technologiegestützte Visualisierung von Spin- und Magnetismusphänomenen
Get PDFDer DFG-Sonderforschungsbereich Spin+X untersucht interdisziplinär Spin-Phänomene von der Grundlagenforschung bis hin zur technologischen Anwendung. Die Physikdidaktik der TU Kaiserslautern übernimmt dabei mit Spin+Education die Vermittlung der Forschungsinhalte durch Wissenschaftskommunikation und im Rahmen eines Schülerlabors. Die bislang entwickelten Experimentiermodule für die Unter- und Oberstufe behandeln als Schwerpunkt Magnetismus bzw. moderne, Spin-basierte Analysemethoden. Die Konzeption der Module verfolgt das Ziel, die Schulausbildung im Bereich Magnetismus und Spin-Phänomene zu verbessern, um motivierte und kompetente Schüler*innen für ein MINT-Studium zu gewinnen. Mit einem Experimentiermodul zur Erarbeitung des Spin-Begriffes wird das Schülerlabor für die Mittelstufe erweitert. Inhaltliche Bezüge zum schulischen Lehrplan werden dabei ebenso genutzt wie die Verknüpfung zum Forschungsalltag in Spin+X. Ein wichtiger Aspekt der zweiten Förderphase ist die Visualisierung Spin-basierter Phänomene innerhalb der Lernmodule mittels immersiver Technologien (VR/AR). Die bestehenden Experimentiermodule, sowie die Erweiterung des Schülerlabors von Spin+Education werden vorgestellt
Universitätsbesuche: Aktuelle Forschung als Lerngegenstand für Schüler*innen
Get PDFUniversitätsbesuche sind eine häufig genutzte Gelegenheit, um Schüler*innen Einblicke in aktuelle Forschung zu gewähren. Um dabei gezielt das Wissenschaftsverständnis der Schüler*innen zu adressieren, sind didaktische Konzepte zur Gestaltung der Universitätsbesuche und zur Einbettung in Unterricht hilfreich. Im Sinne eines Design-Based-Research-Ansatzes (Reinmann, 2005) sollen entsprechende didaktische Konzepte mit Bezug auf die Forschergruppen der Universität Kassel entwickelt werden. In einem ersten Schritt wird dazu mittels leitfadengestützter Interviews mit Schüler*innen analysiert, welche Vorstellungen und Erwartungen vor einem Universitätsbesuch vorliegen und welche Wirkungen Universitätsbesuche auf Schüler*innen haben. Auf diese Weise sollen Merkmale herausgearbeitet werden, die das Gelingen von Universitätsbesuchen beeinflussen.Im Vortrag werden erste Ergebnisse der Interviews sowie das didaktische Konzept der bisher durchgeführten Universitätsbesuche vorgestellt.Die Arbeit ist in das Forschungsvorhaben „Contemporary Science @ School“ eingebettet, welches ein Teil des PRONET2-Projekts der Qualitätsoffensive Lehrerbildung an der Universität Kassel ist
Online-Lernumgebung für Physik-Serviceveranstaltungen
Get PDFIn der Praxis hat sich bereits mehrfach gezeigt, dass physikalischeKonzepte von Studierenden, auch nach dem Besuch traditionellerPhysik-Lehrveranstaltungen, nur teilweise verstanden wurden. Vordiesem Hintergrund und der Forderung nach dem Einsatz digitalerLernangebote, wird eine digitale Lernumgebung auf der Plattform”Moodle” für die Physik-Serviceveranstaltung ”Physik für Bau- &Umweltingenieure” erstellt. Dies bietet die Möglichkeit, auf Grundder vorherrschenden Heterogenität bezüglich des Wissensstands derStudierenden, die Veranstaltung durch ein Lernangebot zum selbstreguliertenLernen anzureichern, ohne den Lehrbetrieb thematisch einschränkenzu müssen. Des Weiteren wird das Moodle-Plugin ”STACK”eingesetzt, wodurch die Eingaben in der Lernumgebung durch ein CASgeprüft und sogenannte Feedback-Bäume erstellt werden können. Didaktischbietet dies den Vorteil, dass die Studierenden innerhalb derOnline-Lernumgebung ein automatisiertes, individuelles Feedback aufIhre Ergebnisse bekommen, ohne dass Tutor*innen die Antworten einzelnüberprüfen müssen. Zudem wird dadurch die Fehleranalyse innerhalbder Lernumgebung für quantitative Aufgaben präzisiert. Weiterhinwird überprüft, ob durch den Umgang mit bekannten Präkonzeptender Erwerb konzeptionellen Wissens gefördert werden kann. Auf demPoster wird der Aufbau der Lernumgebung anhand eines Beispiels dargestellt
Vorerfahrungen, Interessen und Selbstwirksamkeitserwartungen von Grundschullehramtsstudierenden und -lehrkräften bezüglich informatischer Inhalte
Get PDFDie Umwelt von Kindern und unsere Gesellschaft insgesamt hat sich durch den Einfluss digitaler Medien mittlerweile so stark verändert, dass der Umgang sowie die ‚Kommunikation‘ mit Informatiksystemen eine Fähigkeit darstellt, die über die reine Technologienutzung hinaus einen produktiven, kreativen und kritischen Umgang umfassen sollte. Eine ’Informatische Bildung’ als Teil des Sachunterrichts benötigt allerdings auch eine informatische Bildung bei angehenden sowie aktiven Lehrkräften und die Berücksichtigung dieses Themenfelds innerhalb der universitären Lehrkräftebildung. Bisher existieren jedoch kaum Erkenntnisse über die informatikbezogenen Vorerfahrungen, das informatikspezifische Interesse und die Selbstwirksamkeitserwartungen von angehenden und praktizierenden Lehrkräften zu den Möglichkeiten einer Vermittlung informatischer Inhalte im Sachunterricht. Dieser Artikel beschreibt einerseits die Ausgangslage (Teilstudie 1) von angehenden und aktiven Lehrkräften in Hinblick auf Unterschiede und Gemeinsamkeiten in Bezug auf ihre Programmiererfahrung, ihr informatikspezifisches individuelles Interesse sowie die Lehrer*innenselbstwirksamkeitserwartung. Außerdem zeigt eine quasiexperimentelle Interventionsstudie (Teilstudie 2), dass sich durch den Besuch eines Lehr-Lern-Labors (LLL) mit informatischen Inhalten (‚Computational Playgrounds‘) das individuelle Interesse sowie die Selbstwirksamkeitserwartung von Studierenden signifikant erhöhen lassen
Digitale Kompetenz beim Modellieren und Experimentieren im Physikunterricht
Get PDFIm Physikunterricht ist das Arbeiten mit Modellen ein wesentlicher Bestandteil der Erkenntnisgewinnung, doch Schüler*innen bereitet das abstrakte Modellieren häufig Schwierigkeiten [1]. Mithilfe des Ansatzes der Augmented Reality (AR) können diese Schwierigkeiten durch die Kombination aus realem Experimentieren und gleichzeitigem, digitalen Modellieren möglicherweise überwunden werden. Da Lehrkräfte ihre eigenen digitalen Kompetenzen häufig als unzureichend einschätzen [2], wird im Rahmen des Projektes „diMEx“ ein Aus- bzw. Fortbildungskonzept für (angehende) Lehrkräfte entwickelt, in welchem die Nutzung von AR im experimentierbasierten Physikunterricht vermittelt werden soll. Das Konzept soll langfristig in die universitäre Ausbildung eingebunden werden und dient der Vernetzung der drei Phasen der Lehrkräfteausbildung.Das Projekt geht den Fragen nach, inwiefern sich Digitalisierungs- und Modellkompetenzen von (angehenden) Lehrkräften in einer Fort- und Ausbildung fördern lassen und wie die beschriebene Nutzung von AR den Umgang mit Modellen im Physikunterricht verbessern kann. Weiterhin wird erforscht, inwiefern sich die Einstellungen der Lehrkräfte hinsichtlich der Implementierung digitaler Modellierungen in ihrem Unterricht verändern. Die anhand einer quantitativen Bedarfsanalyse entwickelte Fortbildung erstreckt sich über mehrere Veranstaltungen und orientiert sich am DOIT-Modell [3]. Die geplante summative Evaluation wird nach dem Mixed-Methods-Ansatz erfolgen und sowohl quantitative als auch qualitative Elemente umfassen