PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
Not a member yet
891 research outputs found
Sort by
The Glass "Gravitational" Lens Experiment
Get PDFLight deflection, in particular the gravitational-lens effect in its strong form, is an interesting and fascinating subject of modern physics and cosmology. Although it is conceptually articulated and complex, it is fortunately possible to approach this topic through a simplified method and analysis, involving different concepts of physics and mathematics typical of the last years of secondary school and first years of the undergraduate studies. The basic idea is the visualisation of light on curved paths under the influence of gravity. In fact, by combining optics and general relativity, it is possible to design plexiglass lenses specifically formulated to reproduce the images of any source, whose light is deflected by different types of celestial objects. The work with these lenses is moreover supported by simulations performed with the software Geogebra and the help of astonishing images from the best telescopes. All this makes gravitational lensing an excellent educational tool for teaching physics and mathematics using examples from astronomy and cosmology
Augmented Physik AR im Physikunterricht
Get PDF„Augmented Reality“ (kurz AR) ermöglicht die Ergänzung einer realen Umgebung mit virtuellen Objekten, Einblendungen und der Einbindung von Erläuterungen. So ist eine Simulation von Experimenten als Demonstrations- oder Schülerversuch in natürlicher Umgebung mit authentischen Repräsentationen möglich, die ohne Abstraktion auf schematische Darstellungen auskommt. Die vorgestellte Anwendung erfasst durch die Kamera eines mobilen Endgerätes reale Platzhalterkarten, die durch AR in echte Experimentiergelegenheiten umgewandelt werden. Als primäres Themengebiet wurde die Optik gewählt, wobei Objekte wie Laser, Spiegel, Linse oder Prisma in beliebigen Konstellationen arrangiert werden können. Die physikalischen Eigenschaften, inklusive Fehlern und Interferenzeffekten, werden korrekt modelliert. Die Anwendung soll auch in andere Themengebiete übertragen werden. Damit werden in AR Experimente ermöglicht, die aus finanziellen, organisatorischen oder sicherheitstechnischen Gründen ansonsten nicht von den Lernenden umgesetzt werden könnten
smart for science - Gelingensbedingungen für den Einsatz schülereigener Smartphones im mathematisch-natur-wissenschaftlichen Unterricht
Get PDFAngesichts der vielfältigen Einsatzmöglichkeiten von Smartphones in Schulen erforscht das BMBF-Projekt smart for science Gelingensbedingungen für den Einsatz von Smartphones im naturwissen-schaftlichen Unterricht. Distraktionen können dabei sowohl durch den Einsatz schülereigener (BYOD) wie schuleigener (COPE) Geräte auftreten.Die Untersuchung von BYOD- und COPE-Bedingung erfolgt im Rahmen dreier Workshops der Fächer Mathematik, Physik und Chemie zum Thema Elektromobilität, wobei das Smartphone sowohl fachspezifisch als auch in fächerübergreifenden Nutzungsvarianten eingesetzt wird. Durch die Erhebung fachbezogener und psychologischer Variablen auf Seiten der Lernenden sowie durch die Videografie des Nutzungsverhaltens werden Gelingensbedingungen und Distraktionen identifiziert. In der Physik wird fachspezifisch die App phyphox genutzt, um Echtzeit-Messungen des elektri-schen Stroms sowie der elektrischen Spannung und Leistung einer Solarzelle vorzunehmen. Die Dokumentation und Auswertung der Daten erfolgen ebenfalls per Smartphone
Experimente und Lerneinheiten zur modernen Physik im Schülerlabor - Untersuchung der Zeitdilatation mit einer relativistischen Uhr
Get PDFDie Quantenmechanik und die (spezielle) Relativitätstheorie sind im Physikunterricht der gymnasialen Oberstufe fest verankert. Experimente zu diesen Themen sind allerdings meist sehr komplexer und finanziell aufwendiger Natur. Den meisten Schulen fehlt es entsprechend an Möglichkeiten und Ressourcen, diese im Rahmen des regulären Unterrichts anzuschaffen oder durchzuführen.Eine Möglichkeit der Abhilfe kann und soll das Schülerlabor Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena darbieten. Einige einfache Versuche zur Quantenmechanik sind bereits vorhanden. Dieses Angebot soll nun durch weitere neue Versuchsreihen und damit einhergehende Lerneinheiten erweitert werden.Konkret sollen aus dem Themenbereich der Relativitätstheorie Analogexperimente entwickelt werden, welche den Schülerinnen und Schülern verschiedene Aspekte und Prinzipien der speziellen und auch allgemeinen Relativitätstheorie veranschaulichen und näherbringen sollen. Als ein erstes Projekt wird hier die Untersuchung der Zeitdilatation mithilfe einer Arduino-basierten relativistischen Uhr vorgestellt
Motivationale Wirkungen des Lehrformats Lehr-Lern-Labor
Get PDFAn der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ ist die Freie Universität Berlin (FU) mit dem Projekt „K2teach“ (Know how to teach) beteiligt. Im Rahmen der ersten Förderphase wurden in einem der K2teach-Teilprojekte Lehr-Lern-Labore (LLL) als praxisnahe Lernorte weiterentwickelt und fä-cherübergreifend in Bezug auf ihre Wirksamkeit evaluiert. Ein LLL ist ein universitäres Lehrformat mit Laborcharakter, bei dem Studierende komplexitätsreduzierte Unterrichtssituationen theoriege-leitet planen und mit Schüler*innen durchführen (Dohrmann & Nordmeier, 2015). Auch in der zwei-ten Förderphase verfolgt K2teach das Ziel, zukünftige Lehrer*innen im Studium durch LLL besser auf die Anforderungen lernwirksamen Unterrichts vorzubereiten. Das Format wird weiter beforscht und als innovatives Lehrformat auf weitere Fächer ausgeweitet. Inzwischen sind LLL-Seminare an der FU Berlin sowohl in Bachelor- als auch in Masterstudienordnungen verankert, und über die Wirkungen der LLL-Formate liegen bereits einige Befunde vor. Aufbauend auf den bisherigen po-sitiven Erfahrungen und Forschungsergebnissen liegt im Rahmen der weiteren Begleitforschung ein besonderer Fokus auf den motivationalen Aspekten des LLL-Formats
Entwicklung eines Bewertungsmodells zur handlungsorientierten Messung experimenteller Kompetenz (Physik)Studierender
Get PDFDer Erwerb experimenteller Kompetenz stellt in naturwissenschaftlichen und technischen Studiengängen eines der elementarsten Lernziele dar. Typischerweise lernen die Studierenden die Erkenntnismethodik des Experimentierens im Rahmen von Laborpraktika kennen. Aufgrund vermuteter geringer Lernwirksamkeit, die auf die Organisations- und Aufgabenstruktur zurückgeführt wird, sind vermehrt Neukonzeptionierungen entstanden. Für die Überprüfung der Lernwirksamkeit besteht nun der Bedarf an validen Textinstrumenten für die experimentelle Kompetenz (Physik)Studierender. In dem hier vorgestellten Projekt ist ein handlungsorientiertes Bewertungsmodell experimenteller Kompetenz entwickelt worden, das mit Hilfe eines Expertenratings abgesichert wird. Basierend auf dem Modell wird ein Beobachtungsbogen entwickelt, mit dem die experimentellen Fähigkeiten und Fertigkeiten erhoben werden können. Dieser soll neben einer Wirkungsanalyse unterschiedlicher Praktikumskonzepte Hinweise für eine Diagnose individueller Fähigkeiten ermöglichen und für die Gestaltung von Laborpraktika genutzt werden können
Mit komplexen Lernaufgaben begabungsdifferenziert unterrichten
Get PDFIm Rahmen der Diskussion um den erweiterten Inklusionsbegriff ist der schulische Umgang mit individuell ausgeprägten Begabungen eine Frage der Bildungsgerechtigkeit. Die adäquate Förderung heterogener Leistungsdispositionen im Physikunterricht stellt jedoch eine Herausforderung für die Physiklehrkräfte dar. Eine Möglichkeit, diesen Anforderungen zu begegnen, wird in der diagnosebasierten Differenzierung von Lernangeboten und Leistungsanforderungen mittels komplexer Lernaufgaben gesehen. Das an der Freien Universität Berlin verortete Projekt DiaMINT Physik greift diese Bedarfe im Rahmen der BMBF-Initiative Leistung macht Schule (LemaS) auf.Im vorliegenden Beitrag werden konzeptionelle Anforderungen für die Konstruktion komplexer Lernaufgaben theoretisch fundiert sowie im Projekt entwickelte Aufgaben exemplarisch vorgestellt. Darüber hinaus wird aufgezeigt, inwiefern sich komplexe Lernaufgaben in Zeiten von Corona für das Lernen auf Distanz eignen
Quantum Awareness im Ingenieurwesen: Welche Kompetenzen werden in der Industrie von morgen gebraucht?
Get PDFQuantentechnologien gewinnen rasant an Bedeutung und „Quantum Awareness“ wird auch im Ingenieurwesen immer wichtiger. Damit ergeben sich in der universitären Lehre neue Herausforderungen zur Ausbildung von „Quantum Engineers“. Hier setzt das Projekt an: Es werden Kenntnisse und Kompetenzen im Bereich der Quanteninformationstechnologien identifiziert, die teilweise schon jetzt, vor allem aber in Zukunft, in der Wirtschaft benötigt werden. Diese werden strukturiert, um schließlich messbare Kompetenzstufen abzuleiten.Mit einer Delphi-Studie soll eine Prognose des Bedarfs von und den Anforderungen an „Quantum Engineers“ ermittelt werden. Die Ergebnisse bilden dann die Basis zur Entwicklung eines Kompetenzmodells oder Rahmenkonzeptes. Der Vortrag thematisiert das methodische Vorgehen und den aktuellen Stand der Studie
Ein kontextstrukturiertes Unterrichtskonzept mit Potenzial
Get PDFEin Ziel des binationalen Projektes „Elektrizitätslehre mit Potenzial – Elektrizitätslehre mit Kontexten“ (EPo-EKo) besteht darin, den Elektrizitätslehreunterricht in der Sek I lernwirksamer und interessanter zu gestalten. Im Vorjahr wurde deshalb zunächst das Frankfurter Unterrichtskonzept auf Basis des Elektronengasmodells weiterentwickelt. Ein Unterricht auf Basis dessen erwies sich als lernförderlicher als der traditionelle Unterricht der Stichprobe. Das Konzept selbst ist jedoch rein fachsystematisch ausgelegt. Spätestens seit den KMK-Beschlüssen wird jedoch eine stärkere Kontextorientierung im Physikunterricht angestrebt. Vor dem Hintergrund, dass bisher kein kontextorientiertes Unterrichtskonzept existiert, welches die Einführung des einfachen Stromkreises umfassend abdeckt und empirisch evaluiert ist, wurde im Rahmen des EPo-EKo-Projektes ein kontextstrukturiertes Unterrichtskonzept auf Basis der Sachstruktur des bereits erfolgreichen Frankfurter Unterrichtskonzepts entwickelt. Indem die jeweiligen fachlichen Inhalte an möglichst interessanten und authentischen Fragestellungen erarbeitet werden, dabei aber auf die bewährte Sachstruktur des Frankfurter Unterrichtskonzepts zurückgegriffen wird, soll das Interesse und das konzeptionelle Verständnis der Lernenden gleichermaßen gefördert werden. Im Artikel werden die Grundideen einer ersten Fassung dieses Unterrichtskonzepts beschrieben