PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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ICT Support in Mathematics and Physics Integrated Teaching Based on Modeling Process
Get PDFThis article presents a part of the scientific missions of the Inter-Tetra project: Teaching based on modeling process has been published from many didactic researchers for mathematics, physics and math-physics integrated teaching. However, in many cases, the process of building model and the operating of the model is abstract to the students and even teachers. For a deeper understanding of modeling, the first part of the study will present an overview of modeling in mathematical and physical learning. The next part of this study will proposes the application at the steps of building model and operating model in teaching based on modeling process. In addition, this study also presents some examples of using these ICT tools in teaching some math-physics integrated topics and analyzes the advantages and disadvantages of using them
Die Natur der Naturwissenschaften im Schüler*innen-Labor Physik vermitteln
Get PDFDie Natur der Naturwissenschaften (NOS) und adäquate Vorstellungen über wissenschaftliche Arbeitsweisen sind komplexe Metakompetenzen. Trotz der teilweise kontroversen Diskussion über Teilaspekte von NOS besteht jedoch weitgehend Einigkeit darüber, dass NOS als Bildungsziel in einer durch MINT-Wissenschaften geprägten Gesellschaft wesentlich ist.An der TU Darmstadt wird daher ein Konzept für das Schüler*innen-Labor Physik entwickelt und evaluiert, das Aspekte von NOS gezielt adressiert. Dieses Ziel soll methodisch durch einen forschend-entdeckenden Ansatz und die konkrete, inhaltliche Passung der Themen zur aktuellen Forschung am Fachbereich erreicht werden.In einer Begleitstudie dazu soll nicht nur erhoben werden, welche Vorstellungen über wissenschaftliche Arbeitsweisen und über NOS Schüler*innen im Anfangsunterricht Physik haben, sondern auch wie sich diese im Laufe eines Lernjahres in Kontroll- und Treatmentgruppe verändern.Im Vortrag werden ausgewählte Ergebnisse des ersten Erhebungszeitpunkts zu Beginn des aktuellen Schuljahres vorgestellt
Digitale Messwerterfassung im Kontext digitaler Bildung
Get PDFGemäß des Strategiepapiers der KMK „Bildung in der digitalen Welt” ist die Vermittlung digitaler Kompetenzen integrativer Bestandteil der Unterrichtsfächer. Der Physikunterricht kann dazu in besonderem Maße durch den Einsatz von digitalen Messwerterfassungssystemen (DMES) beitragen. Lehrkräfte stehen den DMES teilweise kritisch gegenüber, so dass Möglichkeiten der Verknüpfung mit digitalem Lernen ungenutzt bleiben. Um einen genauen Einblick in die Argumente von Lehrkräften für und gegen den Einsatz von DMES zu erhalten, wurden die Einstellungen von neun Physiklehrkräften in Interviews erhoben, welche mittels qualitativer Inhaltsanalyse ausgewertet wurden. Zentrale Ergebnisse dieser Untersuchung werden im Beitrag dargestellt.Mit dem Einsatz von Arduinos für die Messwerterfassung kann die Förderung von digitalen Kompetenzen im Physikunterricht in einer Weise umgesetzt werden, die auch den Einstellungen und Erwartungen der Lehrkräfte zu DMES gerecht wird. Konkrete Umsetzungsideen wurden sowohl für den Physikunterricht als auch die universitäre Lehramtsausbildung entwickelt. Diese werden ebenfalls im Beitrag vorgestellt
Mathematik im Lehramtsstudium Physik an der Universität Stuttgart
Get PDFFür die Beschreibung und Kommunikation physikalischer Phänomene sind mathematische Kompetenzen grundlegend und mathematisches Fachwissen ist für ein tiefes Verständnis physikalischer Probleme, wie sie an der Universität behandelt werden, entscheidend. An der Universität Stuttgart spielt häufig nur eine Einführungsvorlesung, die ausschließlich das mathematische Handwerkszeug der Physik sowie dessen Anwendungen ohne Vertiefung oder Herleitung vorstellt, eine zentrale Rolle in der mathematischen Ausbildung im Lehramtsstudium für das Gymnasiallehramt. Erste Befragungen von Studierenden, nach der Einführungsvorlesung, deuten an, dass sie den Zusammenhang zwischen den beiden Fachdisziplinen oft nicht herstellen. Außerdem scheinen sie dem mathematischen Formalismus der Theorievorlesungen in der Physik nur im geringen Umfang folgen zu können. Um diesem Umstand entgegen zu wirken, wurden Begleitprogramme zu existierenden Vorlesungen entwickelt. Diese Begleitprogramme nehmen Bezug zu der mathematischen Einführung im ersten Semester und den Theorievorlesungen im dritten und vierten Semester. Hier soll beschrieben werden, mit welchen Ansätzen das gelingen soll. Regelmäßiges Feedback der Studierenden deutet an, dass die Angebote geschätzt werden und dem subjektiven Empfinden nach fachlich hilfreich sind. Dennoch nimmt die Teilnehmerzahl stark ab
Entdeckungen zu Internet, Totalreflexion und Farbenlehre in der Optik
Get PDFDie Jugendlichen wachsen heutzutage mit digitalen Medien auf. Aber verstehen sie diese auch? Wissen sie, wie die Daten zu ihren Endgeräten gelangen? Was kann das Fach Physik zur Beantwortung solcher Fragen beitragen? Wir stellen hierzu eine kleine Unterrichtseinheit bestehend aus zweimal 45 min vor. Darin erkunden Lernende einer sechsten Klasse mit einem Modellversuch den Einsatz mehrerer Farbkanäle im schnellen Internet
Der Rest ist dann halt Messfehler. Wie angehende Lehrkräfte in Unterrichtssituationen mit Messdaten umgehen
Get PDFDer Umgang mit Messdaten ist ein essenzieller Teil physikalischer Fachmethoden. Als solche stellt er auch einen Teil eines nature of science einbeziehenden Physikunterrichtes dar und wird entsprechend in den Lehrplänen vieler Bundesländer gefordert. Die Bedeutung dieser Thematik beschränkt sich aber nicht darauf: Vielmehr weist der Umgang mit experimentellen Daten eine noch größere Relevanz in Bezug auf die Bewertung und Interpretation von Messdaten auf. Ohne die Betrachtung derer begrenzten Genauigkeit ist eine Bewertung gar nicht möglich. Lässt man diese Diskussion aus, prägt dies ebenfalls ein Bild vom Umgang mit Messdaten in der Physik [1]. Physikunterricht, der Experimente einbezieht, kann nicht ohne einen Umgang mit experimentellen Daten stattfinden und vermittelt damit zumindest indirekt (Modelllernen, [2]) ein Bild vom physikalischen Umgang mit Messdaten.Eine Studie von Ruhrig und Höttecke [3] stellte anhand von Videovignetten heraus, dass es Lehrkräften an Kompetenzen zum Umgang mit unsicheren Evidenzen im Unterricht mangelt. Wie aber findet der Umgang mit Messdaten im tatsächlichen unterrichtlichen Handeln statt? Im Rahmen eines Lehr-Lern-Labors führten angehende Lehrkräfte kurze Unterrichtseinheiten mit quantitativen Experimenten mehrfach durch. Dabei entstanden insgesamt etwa 80 Videos, in denen dieses Handeln analysiert und kategorisiert wurde. Nach einer Vorstellung des übergreifenden Studiendesigns werden Ergebnisse dieser Videoanalyse dargelegt
Kumulatives Lehren und Lernen durch kognitiv aktivierende Aufgaben
Get PDFStudierende des Lehramtes sollten schon an der Hochschule die Anwendung physikalischer Grundkonzepteanhand schulnaher Kontexte kumulativ lernen, um diese später in Unterrichtssituationensicher einzusetzen. Dabei geht es nicht zuletzt darum, eigene physikbezogene Alltagskonzepte zuerkennen, zu überwinden und diese später auch bei Schülerinnen und Schülern zu diagnostizieren.Hierzu wurden kognitiv aktivierende Aufgaben erstellt, die auf die zentralen Konzepte der Mechanikfokussieren. Bei den Aufgaben, die zum Üben, aber vor allem zum Aufbau von Konzepten genutztwurden, wurde unter anderem darauf geachtet, dass sie eher durch Argumentieren als durch Rechnenzu lösen sind. Solche Aufgaben kamen verteilt über drei Semester in unterschiedlicher methodischerEinkleidung nicht nur in der Mechanikvorlesung mit integrierter Übung, sondern auch in einer Experimentalübungzur Schulphysik und in der Elektrodynamikvorlesung zum Einsatz
Ergebnisse einer Interviewstudie zur Evaluation von kumulativem Physiklehren und -lernen im Lehramtsstudium Physik
Get PDFDie fachliche Ausbildung von Physiklehrkräften ist häufig zu wenig an den physikalisch-fachlichen Anforderungen des zukünftigen Lehrerberufes ausgerichtet. Daher wurde an der PH Ludwigsburg die Lehre in Mechanik zu einer kumulativen Lehre weiterentwickelt, die sich auf mechanische Grundkonzepte, damit verbundene typische Alltagsvorstellungen und inhaltliche Schulbezüge fokussiert. Dieses Lehrkonzept wird evaluiert. Teil der Evaluation ist eine Interviewstudie mit 16 Studierenden, die untersucht, wie die Studierenden die kumulati-ve Lehre wahrnehmen und über welches Lernverhalten sie berichten. Die Studie zeigt erstens, dass die Studierenden die kumulative Lehre unterschiedlich wahrnehmen, und zweitens, dass ein Zusammenhang zwischen den subjektiven Wahrnehmungen und dem Lernverhalten der Studierenden besteht. Studierende, die ‚tiefenorientiert‘ lernen nehmen die kumulative Lehre wahr. ‚Oberflächenorientierte‘ Lerner nehmen dagegen Aspekte der Lehre wahr, die ihnen helfen, Wissen auswendig zu lernen
Entdeckung des Stefan-Boltzmann-Gesetzes mit Smartphone und Wärmebildkamera
Get PDFDer Klimawandel ist inzwischen als eine der größten Herausforderungen der Menschheit anerkannt. Weniger klar ist die Situation beim Verständnis von Klimamodellen und dem Einfluss von Treibhausgasen. Insbesondere die Rolle von CO2 wird gerne von einflussreichen Politikern und manchen Parteien dementiert. In diesem Beitrag zeigen wir, dass Schüler den Einfluss von CO2 selbstständig quantitativ mittels des Stefan-Boltzmann-Gesetzes auf zuverlässige und zweifelsfreie Art nachweisen können. Damit die Lernenden das Stefan-Boltzmann-Gesetz selbstständig entdecken können, präsentieren wir passende ein Experiment mit einer Smartphone-Wärmebildkamera. Dieses Experiment wurde erfolgreich in einem Unterrichtsversuch getestet und setzte sich im Versuch bei den Schülern klar im Vergleich mit herkömmlichen Experimenten durch. Insgesamt befähigen wir damit die Lernenden zur Bildung eines eigenständigen Urteils über den Einfluss
Mindestanforderungskatalog Physik – ein Vorschlag
Get PDFDie Studienanfänger in den technischen Studiengängen der Hochschulen für angewandte Wissenschaften haben nicht nur in Mathematik sondern auch in Physik sehr unterschiedliche Vorkenntnisse. Obwohl diese Fächer für das grundlegende Verständnis technischer Vorgänge von großer Bedeutung sind, kann die Ausbildung in diesen Bereichen angesichts der begrenzten dafür im Verlauf des Studiums zur Verfügung stehenden Zeitfenster nicht bei Null anfangen. Für Mathematik wurde daher von der Arbeitsgruppe cosh ein Mindestanforderungskatalog zusammengestellt und 2014 veröffentlicht. Er beschreibt Kenntnisse und Fertigkeiten, die Studienanfänger zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an einer Hochschule benötigen. Inzwischen hat sich nun eine Arbeitsgruppe von Physikerinnen und Physikern an Hochschulen in Baden-Württemberg gebildet, deren Ziel es ist, einen analogen Mindestanforderungskatalog für den Bereich Physik zu erstellen. Hier wird der aktuell erreichte Stand der Arbeiten vorgestellt