PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Entwicklung und Evaluation von Lernarrangements zur Veränderung der Einstellung und Akzeptanz von Lehramtsstudierenden gegenüber der Vermittlung digitaler Kompetenzen
Get PDFDie Vermittlung digitaler Kompetenzen kann nur integrativ in den Unterrichtsfächern erfolgen (KMK-Beschluss). Für eine gelungene Umsetzung ist es deshalb erforderlich, dass alle (angehenden) Physik-Lehrkräfte mit dem Einsatz digitaler Medien vertraut sind und ihnen das darin enthaltene Potenzial bewusst ist. Im Fokus des Forschungsvorhabens steht die Entwicklung und Evaluation von Lernarrangements, die das Ziel verfolgen, eine Veränderung der Einstellung und Akzeptanz angehender Lehrkräfte gegenüber der Vermittlung digitaler Kompetenzen (am Beispiel digitaler Messwerterfassung, digitaler Werkzeuge und Medien sowie kollaborativem Arbeiten) im Physikunterricht zu bewirken.Mögliche Einflussfaktoren auf eine Einstellungsänderung bei Lehramtsstudierenden sind (in Anlehnung an das TPACK-Modell) unter anderem die digitalen Kompetenzen der Studierenden, die wahrgenommene Relevanz digitaler Kompetenzen für den naturwissenschaftlichen Unterricht, die Selbstwirksamkeitserwartung und die Einschätzung zur Umsetzbarkeit im Regelunterricht. Im Beitrag wird ein Überblick über das Forschungsvorhaben gegeben. Insbesondere wird erläutert, wie die oben genannten Einflussfaktoren im didaktischen Experimentierpraktikum und in einem Lehr-Lernlabor-Setting adressiert werden sollen
Workshop zur Physik der Energiespeicherung
Get PDFDas Thema erneuerbare Energien wird heutzutage in der Schule intensiv behandelt. Ein Beispiel dafür ist das Wahlpflichtfach Naturwissenschaften und Technik an Thüringer Schulen. Ein wichtiges Thema hierbei ist die Speicherung von Energie, da die elektrische Energie oft nicht dann zum Einsatz kommen kann, wenn sie gewonnen wird. Für die Speicherung gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, welche aber unterschiedliche Wirkungsgrade oder technische Umsetzungsmöglichkeiten besitzen. In einem Experimentier-Workshop für das 2. MINT-Festival Jena sollen die physikalischen Hintergründe so aufbereitet werden, dass Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe II die verschiedenen Möglichkeiten selbst testen und unter die Lupe nehmen können. Erneuerbare Energien müssen nicht nur gewonnen, sondern auch gespeichert werden. Wir stellen in Konzepten für Stationen vor, wie sich die Themen experimentell in einem Workshop umsetzen lassen, da Experimente zum Thema schnell einen Rahmen annehmen, der die Möglichkeiten im Unterricht übersteigt
Unterstützungsmöglichkeiten in der Studieneingangsphase im lehramtsbezogenen Bachelorstudiengang Physik
Get PDFDer prognostizierte wachsende Mangel an qualifizierten MINTLehrkräftenerfordert Maßnahmen, die zu einer Entschärfung diesesProblems führen. Eine Möglichkeit ist es, die Studienerfolgsquotebesonders in den ersten Semestern zu erhöhen. An der RWTH Aachenwurde hierzu die Studieneingangsphase im lehramtsbezogenenBachelorstudiengang Physik modifiziert. Im ersten Semester sind nunmehrdie Vorlesung Experimentalphysik I sowie eine mathematischeÜbung vorgesehen, in der die Studierenden notwendige mathematischeGrundlagen erlernen sollen. Zusätzlich wird der erste Teil einesadressatenspezifischen dreiteiligen physikalischen Grundpraktikumsangeboten. In diesem sollen die Studierenden grundlegende experimentelleKompetenzen erwerben. Durch einen Scaffolding-Ansatzwerden den Studierenden im Praktikum Unterstützungsangebotebereitgestellt, die auf ihren Lernprozess angepasst sind. In Tutorienwerden z.B. versuchsspezifische Auswertungsmethoden detailliertgeübt, sodass später die verschiedenen Fähigkeiten und Fertigkeitenin einem Versuchsbericht zusammengeführt werden können. In einemersten Schritt eines Promotionsvorhabens soll festgestellt werden, wiedie Unterstützungsmöglichkeiten im Praktikum von den Studierendenangenommen werden und an welchen Stellen sich die Studierendenweitere Hilfen wünschen
Masterclasses in Quantenphysik
Get PDFIm Rahmen des Exzellenzclusters QuantumFrontiers werden Masterclasses konzipiert, die Themen aus den Forschungsbereichen des Clusters vermitteln. Die Zielgruppe sind dabei vor allem Schülerinnen und Schüler der gymnasialen Oberstufe, aber es werden auch Angebote für Lehrkräfte und ausgesuchte (z.B. Wettbewerbs-) Gruppen konzipiert. Die Lernenden sollen durch eine Kombination aus Workshops, eigenständigem Lernen und Experimentieren, Laborführungen und Kontakt zu Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler an ein konkretes Forschungsthema herangeführt werden. An den beiden Clusterstandorten Braunschweig und Hannover werden Kurse zu verschiedenen Themen konzipiert in deren Durchführung auch Forschende der beteiligten Institutionen LUH, PTB und TU BS mit einbezogen werden. Somit verfolgen die Masterclasses nicht nur das Ziel die Schülerinnen und Schüler für Physik zu begeistern, sondern bieten ebenfalls eine wertvolle Lehrerfahrung für (Nachwuchs- ) Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Die größte inhaltliche Herausforderung dieses Formats ist die Aufarbeitung aktueller Forschungsthemen – thematisch oft gar nicht oder nur teilweise in den Lehrplänen verankert – auf ein angemessenes fachliches Niveau.
Die schiefe Ebene als fächerübergreifendes Lehr- und Lernmodell
Get PDFAn der Hochschule Heilbronn wurde ein fächerübergreifendes Lehr- und Lernmodell entwickelt, das den Übergang von der Schule zur Hochschule speziell in den Fächern Mathematik und Physik erleichtern soll. Bedingt durch die unterschiedlichen Schularten, die zu einer Hochschulzugangsberechtigung führen, ist die Heterogenität im Wissensstand in diesen Fächern besonders groß. Das Modell begleitet die Studierenden dann bis ins Hauptstudium. In thematisch enger Verzahnung mit dem Modell wurde an der Hochschule Heilbronn ein verpflichtender Mathe-Grundlagentest als Qualitätssicherungsmittel eingeführt.Das Lehr- und Lernmodell stellt eine schiefe Ebene dar, deren Neigungswinkel geändert werden kann. Ein darauf befindlicher Ball soll nach der Auslenkung wieder in die Ruhelage gebracht werden. Um das Modell theoretisch zu erfassen, wird Schulstoff wie trigonometrische Funktionen, kinetische und potentielle Energie aufgefrischt. Im Grundstudium wird das Modell bis zu einer linearen Differentialgleichung 2. Ordnung samt deren Lösung besprochen. Im Hauptstudium wird in der Regelungs-, Steuerungs- und Automatisierungstechnik die entsprechende Übertragungsfunktion veranschaulicht und das Modell durch die Themengebiete Sensortechnik und Aktorik erweitert
Solution of a Density Problem in the Early Universe
Get PDFIn the following article we will solve a problem of the general relativity theory. This solution will leave the macrocosm and use the microcosm to explain how it works. For this we also show and explain formulas, calculations, models, spreadsheets and diagrams. At the end we will show our results in shape of real physical quantities
Astronomie im Mathematikunterricht
Get PDFDa in vielen Bundesländern kaum astronomische Inhalte behandelt werden, diese aber einen wichtigen Beitrag für die Allgemeinbildung und die Entwicklung naturwissenschaftlicher Denkweisen leisten, sollte mehr Astronomie in der Schule verankert werden. Die Mathematik braucht zur Anwendung Aufgaben, die „rein mathematisch“ oder mit Umweltbezug sein können. So ist die Einbindung von Anwendungsaufgaben mit astronomischem Inhalt in den Mathematikunterricht der Sekundarstufe I an Gymnasien eine geeignete Lösung. In diesem Artikel wird genauer auf die Gründe und Vorteile des Verknüpfens von Astronomie und Mathematik eingegangen, eine Analyse Thüringer Mathematikschülerbücher durchgeführt und ein Ausblick auf das Projekt der Aufgabenentwicklung gegeben
Professionelle Kompetenzen von Studierenden im ‚Lehramtsmaster mit Profil Quereinstieg‘ im Fach Physik
Get PDFAn der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ (QLB) ist die Freie Universität Berlin mit dem Projekt „K2teach“ (Know how to teach) beteiligt. Begleitet durch das Teilprojekt „Q-Master: Qualifizierung von Quereinsteiger*innen im Master of Education“ startete im Wintersemester 2016/17 ein Modellstudiengang im Land Berlin, und im Wintersemester 2019/20 wurde bereits die vierte Studienkohorte eingeschrieben. Der Modellversuch verfolgt das Ziel, Quereinsteiger*innen innerhalb eines auf vier Semester ausgelegten Master of Education für den anschließenden Vorbereitungsdienst zu qualifizieren. Ein Teil der Begleitforschung fokussiert exemplarisch auf das Fach Physik. Es werden Unterschiede und Gemeinsamkeiten in der Ausprägung und Entwicklung professioneller Handlungskompetenzen der Q-Masterstudierenden im Vergleich zu regulären Lehramtsstudierenden untersucht. Es werden fachdidaktisches Wissen (FDW), Fachwissen (FW), Überzeugungen (zum Lehren und Lernen im Fach) und Berufswahlmotive quantitativ erhoben. Qualitativ ergänzt wird diese Erhebung durch Leitfadeninterviews zu den Themen Berufswahlmotive und Überzeugungen. Erste Ergebnisse zur Entwicklung des FDW deuten auf einen Wissenszuwachs der Studiereden im Zuge des Lehramtsmasterstudiums hin. Neben der Konzeption des Studiengangs werden erste Ergebnisse der Begleitforschung vorgestellt
phyphox als Visualisierungstool für Sensordaten aus Arduino-gestützten Messmodulen
Get PDFMessapparaturen auf Arduino-Basis bieten viele Vorteile bei der Entwicklung von Messmodulen für verschiedenste Experimente. Neben dem günstigen Preis eröffnet die Vielfalt an verfügbaren Sensoren unzählige Einsatzmöglichkeiten. Für einen ersten Einstieg in den Umgang mit Mikrocontrollern existieren bereits unzählige Tutorials & Workshops. Die Darstellung der gewonnenen Messdaten wird allerdings oft nur am Rande und unzureichend behandelt. In diesem Vortrag wird gezeigt, wie mit einem Bluetooth-fähigen Arduino aufgenommene Messdaten mit nur 4 Zeilen Code mit Hilfe der App phyphox dargestellt werden können. phyphox ist eine weitverbreitete App für Smartphone-basierte Experimente mit einer Vielzahl an Darstellungs- und Analysemöglichkeiten, die für die Visualisierung der Messdaten genutzt werden können. Um eine einfache Datenübertragung von Arduino-gesteuerten Sensoren zu ermöglichen, wurde eine Arduino-Bibliothek entwickelt, deren Einsatz beispielhaft demonstriert wird
Digitale Unterrichtsmaterialien zum Elektronengasmodell
Get PDFIn der Studie von Burde (2018) führte das Elektronengasmodell bei Schülerinnen und Schülern zu einem besseren Verständnis der Grundgrößen U, I und R und deren Wechselbeziehungen. Dabei wurden zur Entwicklung der Modellvorstellung ikonische und symbolische Darstellungen genutzt. Dieser Ansatz wurde im Rahmen der hier beschriebenen Arbeit durch selbstentwickelte realitätsnahe Animationen und durch die Integration von Demonstrations- und Schülerexperimenten weiterentwickelt. Auf diese Weise ist ein neues Unterrichtskonzept entstanden, in dem der Erwerb experimenteller Kompetenz bei einer gleichzeitigen Förderung des Verständnisses von Begriffen und Prinzipien im Mittelpunkt stehen.Die für den traditionellen Unterricht konzipierten Lerneinheiten wurden zusätzlich videographiert und können auch im Sinne eines Flipped Classrooms eingesetzt werden. Die Wirksamkeit beider Unterrichtsmethoden mit den Schwerpunkten konzeptionelles Verständnis und experimentelle Kompetenz soll mit einer Vergleichsstudie empirisch erfasst werden.Im Beitrag werden die entwickelten Materialien exemplarisch vorgestellt und ein Ausblick auf das geplante Studiendesign gegeben