PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Die Plattform „FLexKom“ zur Förderung experimenteller Kompetenzen – Konzept und Einsatzbeispiele –
Get PDFDurch die PISA-Studien hat sich in Deutschland eine Diskussion im Bildungssystem ergeben, die in den Bildungsstandards wie in den Kernlehrplänen zu einer Kompetenzorientierung geführt hat. Diese Neuorientierung hat speziell die prozessbezogenen Kompetenzen explizit hervorgehoben, sodass dem Experiment als Methode für naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung eine zentrale Bedeutung zugeschrieben wird. Um diese herausragende Rolle experimenteller Kompetenzen gezielt im Unterricht zu etablieren, wurde die Plattform FLexKom konzipiert, die Unterrichtsmaterialien zum Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen bereitstellt. Dabei werden einzelne Module angeboten, die individuell zusammengestellt und beispielsweise als Lernzirkel eingesetzt werden können. Die Module adressieren wichtige Aspekte experimenteller Kompetenzen wie die Hypothesenbildung, die Variablenkontrolle oder den Umgang mit Messunsicherheiten. Im Folgenden wird zum einen der Aufbau und das Konzept der Plattform vorgestellt. Zum anderen soll ein Einblick in die Module ermöglicht werden, indem zwei ausgewählte Module zum Umgang mit Messunsicherheiten näher erläutert werde
Zu lichtelektrischem Effekt und Wirkungsquantum: über Forscher, historische Fakten und Instrumente
Get PDFSchülerinnen und Schüler in Physikkursen haben großes Interesse daran, wie die Forscherinnen und Forscher, denen die Lernenden im Unterricht begegnen, ihren Weg gegangen sind. Dies ist ein Versuch herauszufinden, ob das Thema auf ikonischer Ebene vermittelt werden kann. Vorgestellt wird die Entdeckung des lichtelektrischen Effekts (LE) durch H. Hertz (1887) sowie dessen Darstellung durch W. Hallwachs (1888). Es wird aufgezeigt, wie H. Rubens und F. Kurlbaum mit einem „electrisch geglühten absolut schwarzen Körper“ und sensitiven Messwerkzeugen dessen Strahlung präzise analysierten (1900) und keine Übereinstimmung mit den damals konkurrierenden Theorien (Wien bzw. Rayleigh) fanden. Max Plancks „Strahlungsgesetz-Interpolation“ dieser Daten und sein Weg zu deren quantentheoretischer Begründung (1900) werden skizziert und durch Heisenbergs Schilderung der Entdeckung der Energie-Quantelung (Tondokument 1958) ergänzt. Die Arbeiten A. Einsteins zum LE (1905/1906) werden im Hinblick auf die Art der Wechselwirkung und der Bewertung durch Planck angesprochen
MINTFIT Physik: Onlineangebot zur Vorbereitung auf ein MINT-Studium
Get PDFZur Vorbereitung auf ein MINT-Studium bietet MINTFIT Hamburg seit 2018 ein kostenlos nutzbares, webbasiertes E-Learning-Angebot in Physik für Schüler*innen und Studieninteressierte an. Als Ausgangspunkt liefert ein Orientierungstest zur Selbsteinschätzung des eigenen Kenntnisstandes individuelle Lernempfehlungen für die effektive Nutzung des zugehörigen Onlinekurses. Damit kann das Schulwissen orts- und zeitunabhängig aufgefrischt und gefestigt und damit mögliche Hürden bereits vor Beginn eines MINT-Studiums ausgeräumt werden.Die Entwicklung des Selbsteinschätzungstests erfolgte in mehreren Iterationen und basiert auf der Item-Response-Analyse der einzelnen Fragen mit Hilfe echter Testergebnisse. Die Fragenzusammenstellung konnte dadurch hinsichtlich Fragenschwierigkeit und Trennschärfe optimiert werden. Die Inhalte für den Onlinekurs wurden im Rahmen der Online-Brückenkurs Physik-Kooperation entwickelt und an den MINTFIT Fragenkatalog angepasst. Erste Erfahrungen und Ergebnisse werden vorgestellt
Prozentgenaue Messung des Verhältnisses von Astronomischer Einheit und Lichtgeschwindigkeit
Get PDFDer von der Erde aus gut zu beobachtende Jupitermond Io umrundet seinen Planeten mit einer Periode von 42,5 Stunden. Durch das regelmäßige Eintauchen des Mondes in den Jupiterschatten stellt dieses System eine Uhr dar. Im 17. Jahrhundert hat der Astronom Ole Rømer erkannt, dass sich die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Verfinsterungen im Laufe einiger Monate ändert, das Uhrsignal also manchmal zu früh oder zu spät beobachtet wird. Grund ist der variierende Abstand zwischen Jupiter und Erde in Verbindung mit der Endlichkeit der Lichtgeschwindigkeit, welche mit dieser Methode zum ersten Mal demonstriert werden konnte. Im Folgenden wird gezeigt, wie man der Rømerschen Idee folgend mit modernen und einfachen Mitteln das Verhältnis von Astronomischer Einheit, also des mittleren Abstandes Erde-Sonne, und Lichtgeschwindigkeit mit einer Genauigkeit von etwa ein Prozent messen kann. Bei vorgegebener Lichtgeschwindigkeit kann die Astronomische Einheit, die fundamentale Längenskala im Sonnensystem, entsprechend präzise bestimmt werden
Didaktische Rekonstruktion der Beschleunigerphysik und Entwicklung eines Lehr-Linearbeschleunigers
Get PDFFür Studierende wie auch für Schülerinnen und Schüler sind die fachlichen Konzepte in Zusammenhang mit der Erklärung des Verhaltens von Teilchen in Beschleunigern recht komplex. Das hier vorgestellte Projekt beschäftig sich damit, das Lernen dieser Konzepte durch nutzbringende didaktische Analogien und Experimente zu erleichtern. Kern der Didaktischen Rekonstruktion ist die Grundannahme, dass Ladungen den elektrischen Raum verändern. Befinden sich mehrere Ladungen dicht gepackt an einem Ort, so bildet sich ein Potentialraum aus, in dem elektrische Felder herrschen und dementsprechend Kräfte auf vorbeifliegende Ladungen wirken. Hierzu wird eine Analogie zum Gravitationspotential vorgeschlagen, die eine Anknüpfung an Alltagserfahrungen ermöglicht.Als zentrale Experimente werden ein Lehr-Linearbeschleuniger (Lehr-LINAC) und zwei mechanische Tabletop-Versuche entwickelt, die in Analogie zum Gravitations-Potential sowohl den Beschleunigungsprozess als auch das Zustandekommen gepulster Teilchenstrahlen verdeutlichen und für den Einsatz in der gymnasialen Oberstufe sowie in der Hochschullehre genutzt werden sollen. Der Lehr-LINAC wird ein etwa 2m langer 0,5keV-Elektronen-Beschleuniger mit drei Driftröhren/vier Beschleunigungsstufen werden. Im ersten Betrieb eines Prototypen können Elektronenpakete auf eine Geschwindigkeit von vmax=8,39·106 m/s gebracht und während des ganzen Beschleunigungs- und Fokussierungs-Prozesses als Spur im Leuchtgases beobachtet werden
Entwicklung und Anwendung eines Kategoriensystems zur Analyse von Lernaufgaben aus Physik- und INU-Schulbüchern
Get PDFIn der Diskussion über die Vor- und Nachteile des integrierten naturwissenschaftlichen Unterrichts (INU) und des fächergetrennten Unterrichts bestehen einige „Mythen“ (Labudde, 2014) und Vorstellungen über das integrierte Fach. Um die bestehenden Vergleiche der beiden Unterrichtsformen im Hinblick auf die physikalischen Inhalte sinnvoll zu ergänzen, soll in diesem Beitrag eine Analyse von Schulbuchaufgaben beider Unterrichtsformen durchgeführt werden. Der Fokus liegt auf Lernaufgaben, da diese von großer Bedeutung für einen erfolgreichen Lernprozess der Schülerinnen und Schüler sind. Zur Analyse werden literaturbasiert Kriterien herangezogen, die dem exemplarischen Vergleich von Lernaufgaben zur Einführung des Kraft-Konzepts aus je zwei Schulbüchern für den Physik- und den IN-Unterricht dient. Die Ergebnisse zeigen Unterschiede bezüglich formaler Merkmale zum Grad der Mathematisierung. Zudem werden die Kontextsituationen von Aufgaben in den INU-Schulbüchern als authentischer beurteilt. Hinsichtlich der Einordnung der Kontextherkunft unterscheiden sich die Stichproben nicht
Diagnosebasierte Förderung (potenziell) leistungsfähiger Schüler*innen im Regelunterricht Physik
Get PDFIm Teilprojekt DiaMINT Physik wird an der Freien Universität Berlin im Rahmen des BMBF-geförderten Verbundprojektes LemaS davon ausgegangen, dass die Gesellschaft nicht nur von den intellektuellen, fachlichen und organisatorischen Kompetenzen, sondern auch im Hinblick auf Verantwortung, Vorbildcharakter und Gewissenhaftigkeit (hoch-) begabter junger Menschen profitieren kann. Aus diesem, aber auch aus Gründen einer verbesserten individuellen Förderung von Lern- und Leistungspotenzialen bei Schülerinnen und Schülern, werden grundlegende Theorien, aktuelle Forschungsergebnisse und der Erwerb diagnostischer Kompetenzen zum Thema Begabungsförderung vermehrt in die Lehrkräftebildung aufgenommen.Im vorliegenden Beitrag werden Forderungen in Bezug auf die Diagnostik und die Förderung physikbezogener Begabungen für Schule und Hochschule entsprechend der Forschungslage abgeleitet, um daraus Zielstellungen sowie erste Ansätze und Ideen zur Umsetzung für das Projekt DiaMINT Physik zu generieren
Conceptions of experiments in teaching mathematics and teaching physics in Vietnam
Get PDFThis article presents a part of the Inter-Tetra project. This study firstly reviews the literature on conceptions of experiments in didactics of math and didactics of physics to design questionnaires to survey the conceptions of experiments in teaching physics and teaching math in Vietnam. Thereafter, the survey has been conducted among the math and physics pedagogical students in the Hanoi National University of Education (HNUE). The results of the survey have revealed the similarities and differences of the concepts of an experiment in teaching math and physics. In addition, this study also discusses the causes and consequence of the similar and dissimilar concepts of experiments
Schülerwahrnehmung von Schwierigkeit des Physikunterrichts und der kognitiven Aktivierung durch die Lehrkraft
Get PDFIm Rahmen der hier vorgestellten Studie wurde der Frage nachgegangen, inwiefern das Unterrichtshandeln von Lehrkräften die Wahrnehmung fachimmanenter Merkmale von Physikunterricht beeinflusst. Der Arbeit liegt die These zu Grunde, dass sich ein Unterricht von hoher Qualität (hier in hoher Ausprägung der Dimension „kognitive Aktivierung“) positiv auf die Wahrnehmung der Schülerinnen und Schüler auswirkt: Die vorhandenen schwierigkeitserzeugenden Merkmale werden als weniger schwierig wahrgenommen.Schwierigkeitserzeugende Merkmale des Physikunterrichts lassen sich deskriptiv formulieren, z.B. als Grad der Mathematisierung, die Fachsprache oder die Arbeit mit Modellen. Empirische Studien zur Wahrnehmung dieser Merkmale durch Schülerinnen und Schüler fehlen weitestgehend oder beziehen sich auf lediglich ein vermutetes Merkmal. Für die vorgestellte Studie wurden die in der Literatur genannten, vermuteten Merkmale von Schülerinnen und Schülern im 10. Jahrgang einer Realschule sowie eines Gymnasiums auf einer 5-stufigen Likertskala eingeschätzt (n = 139). Mit der zusätzlichen Erfassung der Schülerwahrnehmung der kognitiven Aktivierung durch ihre Lehrkraft konnte untersucht werden, ob zwischen den beiden genannten Konstrukten ein Zusammenhang besteht
Inter TeTra – Ein Projekt zur Implementierung von Mathematikdidaktik in die Physik-lehrerInnenbildung
Get PDFDie Vorteile von interdisziplinärem Lehren und Lernen in der Schule werden schon seit längerem diskutiert. Dabei offenbaren sich auch zahlreiche Herausforderungen. Um LehrerInnen adäquat auszubilden, d.h. sie in die Lage zu versetzen, solchen Herausforderungen angemessen begegnen zu können, sollten schon in der ersten Phase der Lehramtsausbildung Synergien zwischen den Fächern herausgestellt und genutzt werden. Mathematik und Physik sind aus erkenntnistheoretischer Sicht und von ihrer Geschichte her sehr eng miteinander verwoben. Im Physikunterricht stellt zudem gerade die zugrundeliegende Mathematik Lernende immer wieder vor Schwierigkeiten. Das im Vortrag vorgestellte Projekt Inter TeTra (Interdisciplinary Teacher Training) beruht auf der Annahme, dass bei der Professionalisierung von Physiklehrkräften neben fachmathematischen Inhalten auch mathematikdidaktische Aspekte von hoher Relevanz sind. In einer interdisziplinären Kooperation arbeiten daher die Mathematik- und Physikdidaktik der Universität Siegen und der Hanoi National University of Education an der Konzeption und Evaluation von interdisziplinären Lehrinterventionen in der Lehrerbildung