PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Ein Testinstrument zur Analyse von Schülervorstellungen zur Energie
Get PDFSchülervorstellungen zur Energie haben sich sowohl im Bereich der Assoziationen als auch in den darunter liegenden Rahmenkonzepten innerhalb der letzten 30 Jahre gewandelt. Dies zeigen Vergleiche zwischen Untersuchungen der Sichtstruktur in den Assoziationen sowie der Tiefenstruktur, d.h. den Rahmenkonzepten. So hat sich beispielsweise die vorher vorherrschende Primärassoziation von Energie als einer Art Treibstoff zu einer Assoziation mit elektrischem Strom gewandelt. Ebenso zeigten in Interviews befragte Schülerinnen und Schüler eine kontextabhängige Koexistenz mehrerer Rahmenkonzepte, so dass dies bei deren qualitativer und quantitativer Untersuchung grundsätzlich berücksichtigt werden muss. Im Rahmen einer geplanten Untersuchung zur möglichen Veränderung von Schülerrahmenkonzepten durch eine außerschulische Lerngelegenheit wurde nun ein Testinstrument zur Analyse von Rahmenkonzepten zur Energie entwickelt, das diese Rahmenbedingungen berücksichtigt. Die Items der Fragebögen wurden mit Hilfe von Aussagen vorher durchgeführter Schülerinterviews erstellt und werden dann mit Hilfe einer qualitativen Schülerbefragung inhaltlich validiert. Dazu wurden die Schülerinnen und Schüler während der Bearbeitung des Fragebogens mit der Methode des Lauten Denkens befragt und ihre Antworten und Erläuterungen mit Hilfe eines zuvor entwickelten Kodiermanuals ausgewerte
Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum
Get PDFModellbildung ist neben der Durchführung von Experimenten ein wesentlicher Schritt natur-wissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung. Die Erfahrung zeigt, dass das Experimentieren und vor allem das Interpretieren der gewonnen Daten schwerfällt, wenn das physikalische Modell nicht verstanden wurde, das dem Experiment zugrunde liegt. Das Durcharbeiten einer her-kömmlichen Versuchsbeschreibung im Vorfeld des physikalischen Praktikums ist für eine eingehende Auseinandersetzung mit den relevanten Modellen nicht ausreichend. In dem von der Joachim Herz Stiftung geförderten Lehrvorhaben wird zur Vorbereitung auf Versuche zur geometrischen Optik im physikalischen Praktikum eine online Lernumgebung eingesetzt, die Modellbildung innerhalb der Dynamischen Geometrie-Software GeoGebra ermöglicht und zum virtuellen Experimentieren an mehreren Modellen auffordert. Im Rahmen einer explora-tiven Evaluationsstudie soll hierbei geklärt werden, wie und durch welche Einflussfaktoren sich der Einsatz digitaler Modellexperimente auf das Fachwissen einerseits und die Handlun-gen im Praktikum andererseits auswirkt
Design-Based Research: Elektrizitätslehre mit Potenzial und Kontexten EPo-EKo
Get PDFElektrizitätslehre ist ein wichtiges Thema im Physikunterricht, das ein hohes Maß an Modellbildung erfordert. Die fachdidaktische Forschung der letzten Jahrzehnte liefert zahlreiche Erkenntnisse über Alltagsvorstellungen und Lernhindernisse. Empirische Untersuchungen zeigen allerdings auch, dass eine lernwirksame Umsetzung dieser Erkenntnisse im konventionellen Unterricht nur selten stattfindet. Design-Based Research bietet hier einen möglichen Ansatz, Lernumgebungen forschungsbasiert zu entwickeln, zu evaluieren und gleichzeitig Theorien über bereichsspezifisches Lernen weiterzuentwickeln. In diesem Beitrag wird die vorgesehene Umsetzung des Design-Based Research Projektes EPo-EKo zur Elektrizitätslehre vorgestellt. Das Projekt basiert auf dem Unterrichtskonzept des Elektronengasmodells der Goethe-Universität Frankfurt und den Erkenntnissen zu Kontexten im Physikunterricht. Geplant ist ein 2 x 2 Design (mit/ohne Elektronengasmodell, mit/ohne Kontextorientierung), wobei die gleichen Lehrkräfte traditionell, mit einer Intervention und mit beiden Interventionen unterrichten. Dabei soll das Verständnis der Schüler_innen, ihr Interesse und Selbstkonzept erhoben werden sowie das PCK der Lehrkräfte
Elementarisierungen zu Strömungen und Strukturbildungen
Get PDFDie Nationalparkhäuser des Niedersächsischen Wattenmeeres sind außerschulische Lernorte. Dort thematisieren die Betreiber/innen mit ihren Ausstellungen die systemische Dynamik an der Küste und im Ozean. Allerdings mangelt es an Exponaten, die Phänomene unter physikalischer Perspektive beleuchten und passende Erklärungen sowie Modelle anbieten. Die physikalische Sichtweise auf dynamische Prozesse in der Küsten- und Ozeanregion ist jedoch unabdingbar, da erst die Interdependenz von Strömungen und Strukturbildungen die systemische Dynamik dieser Regionen konsistent charakterisiert. Um die Ausstellungen diesbezüglich weiterzuentwickeln, wird eine Didaktische Rekonstruktion vorgenommen, deren Kern die Elementarisierung von Strömungen und Strukturbildungen darstellt. Ziel ist die Formulierung von didaktischen Leitlinien für die zukünftige Ausstellungsgestaltung. Diese soll den Betreiber/innen der Nationalparkhäuser dabei helfen, Strömungs- und Strukturphänomene für zukünftige Exponate aufzubereiten
Wie man den Lernschwierigkeiten im Physikunterricht wirksam begegnen kann. Ergebnisse aus 50 Jahren fachdidaktischer Forschung
Get PDFDas Lernen von Physik bereitet erhebliche Schwierigkeiten. Darauf wurde bereits vor mehr als 100 Jahren in der fachdidaktischen Literatur hingewiesen. Bis etwa 1950 sah man in der intuitiven und aus der Lehrerfahrung begründeten Entwicklung von Sachstrukturen und Experimenten die er-folgversprechende Lösung. Mit der „kognitiven Wende“ vor etwa 50 Jahren erfolgte ein grundle-gender Wechsel hin zu einer informationsverarbeitenden Auffassung: die Lernschwierigkeiten wurden nun vor allem auf die vorunterrichtlichen Wissens- und Denkstrukturen der Schülerinnen und Schüler und die darauf basierende Informationsverarbeitung zurückgeführt. Die Untersuchung der Schülervorstellungen und Lernschwierigkeiten und die darauf fußende parallel erfolgende Ausarbeitung und Evaluation von Unterrichtskonzepten wurde ein zentrales Forschungsfeld der Physikdidaktik. Diese Forschungen und Entwicklungen haben inzwischen zu einer Reihe von erfolgreichen Unterrichtskonzepten geführt. Theoretisch fundiert wird diese Forschungsrichtung durch eine moderat-konstruktivistische Sicht auf das Lehren und Lernen und die Entwicklung verschiedener Theorien des Conceptual Change
Kumulatives Lehren und Lernen im Lehramtsstudium Physik - Entwicklung eines Modells zur professionsorientierten Fachausbildung von Physiklehrkräften
Get PDFDie physikalische Fachkompetenz angehender Physiklehrkräfte passt häufig nicht zu den Anforde-rungen des Physikunterrichts der Schule (Merzyn, 2017). Dies stimmt mit dem Befund überein, dass schulrelevantes Fachwissen erst im Referendariat erworben wird (Borowski et al., 2011). Zudem weisen Physik-Lehramtsstudierende auch nach dem Studium Alltagsvorstellungen auf (Abell, 2007). Um diese Problemlage zu bearbeiten, wird an der PH Ludwigsburg ein Ansatz für Fachver-anstaltungen entwickelt, der mit Hilfe kumulativen Lehrens und Lernens physikalischer Grundkon-zepte den Aufbau eines schulbezogenen und damit professionsorientierten physikalischen Fachwis-sens ermöglichen soll. Auf Basis lernpsychologischer Positionen zum kumulativen Lernen wurde ein spezielles Modell ‚Kumulatives Lehren und Lernen im Lehramtsstudium Physik‘ entwickelt, an dem die Fachveranstaltungen ausgerichtet werden. Im vorliegenden Artikel wird dieses Modell vor-gestellt. Dazu werden zunächst die Lernmodelle von Gagné (1968), Ausubel (1968), Wittrock (1974) und Lee (2012) analysiert und zentrale Aspekte herausgearbeitet. In diesen Modellen lässt sich ein gemeinsamer Nenner für die Beschreibung von Lernprozessen finden, welcher das kumula-tive Lernen charakterisiert. Die fachlichen Anforderungen an eine Physiklehrkraft definieren weitere Aspekte für kumulatives Lernen: Insbesondere haben wir das Erlernen flexibel anwendbarer physi-kalischer Grundkonzepte in den Mittelpunkt des fachlichen Lernens für die Schule gestellt. Dies führt schließlich zu dem Modell einer kumulativen Hochschullehre für das Lehramtsstudium Physik
Effiziente Produktion von Lernvideos - Vorstellung einer erfolgreichen Strategie zur Entwicklung und Produktion effektiver audiovisueller Lernmaterialien für das Physikpraktikum
Get PDFDieser Beitrag soll einen Einblick in eine erfolgreiche Strategie zur Entwicklung von audiovisuellen Lerninhalten für die universitäre Physiklehre geben. Dies geschieht anhand des Beispiels eines für das physikalische Anfängerpraktikum der Fakultät für Physik der Universität Wien durchgeführten Diplomprojektes bei dem 4 Videos entwickelt, produziert und deren Einsatz evaluiert wurde
Nutzung von mobile devices im naturwissenschaftlichen Unterricht
Get PDF„Digital macht schlau!“ so titelte das GEO-Magazin 2014. Allgemein ist Forderung der Nutzung von mobile devices im Unterricht durch Lehrkräfte mit hohen Erwartungen hinsichtlich der Steigerung der Unterrichtsqualität und dadurch das Lernerfolges verbunden. Um diese erhoffte Wirkung entfalten zu können, bedarf es jedoch einer aufgeschlossenen Grundhaltung der Lehrkräfte sowie entsprechender medienpädagogischer Kompetenzen, die über alle Ausbildungsphasen (Studium, Vorbereitungsdienst, Fort- und Weiterbildung) entwickelt und kultiviert werden müssen. Mit dem längerfristigen Ziel, passgenauen Angebote zur Unterstützung des Gebrauchs von Smartphones und Tablets im naturwissenschaftlichen Unterricht anbieten zu können, sollen die persönliche Einstellung und das derzeitige Nutzungsverhalten der Lehrkräfte erhoben werden. Hierzu wurde ein Fragebogen weiterentwickelt, der außerdem gewünschte Unterstützungsformate abdeckt. Eine Erhebung anhand dieses Fragbogens im Raum Darmstadt ergab, dass die Lehrkräfte mobile devices zwar eine große Bedeutung beimessen, mit der technischen Handhabung dieser Geräte im schulischen Umfeld jedoch Schwierigkeiten haben. Dementsprechend ist das Interesse an Unterstützungsangeboten sehr groß
Zur Effektivität von Lernvideos in der Vorbereitung auf das physikalische Anfängerpraktikum. Eine kriterienbasierte Evaluation.
Get PDFIm Wintersemester 2015/16 wurden an der Fakultät für Physik der Universität Wien, auf Basis kognitions-, und medienpsychologischer Erkenntnisse, vier acht bis zehn-minütige Lernvideos für ausgesuchte Themen im Rahmen des physikalischen Anfängerpraktikums entwickelt. Diese Videos wurden in einem Kontroll-, und Testgruppendesign der Hälfte der Teilnehmenden gezeigt und deren Effekt auf den Erfolg im Praktikum mittels Kriterien basierter quantitativer Evaluation untersucht. Es konnten trotz hoher Ausgangswerte bei der Kontrollgruppe, Steigerungen bei drei der vier Videos festgestellt werden. Die Videos wurden daher in die offiziellen Vorbereitungsmaterialien für das Praktikum aufgenommen und veröffentlicht
Der Feldbegriff im Physikunterricht. Ein Analogieversuch: Magnetisches Feld als Energiespeicher und Wechselwirkungspartner
Get PDFDer Feldbegriff ist einer der fundamentalen Begriffe der Physik und auch im Physikunterricht wird er zur Beschreibung physikalischer Zusammenhänge an verschiedenen Stellen verwendet. Einerseits ist der Feldbegriff damit grundsätzlich geeignet, um verschiedene Unterrichtsinhalte miteinander zu vernetzen (kumulatives Lernen, potentielles Basiskonzept) und die Lernenden mit einer Grundidee der Physik (Stoff- und Feldstruktur der Materie) exemplarisch bekannt zu machen. Andererseits bleibt der Feldbegriff für die meisten Lernenden unverstanden und wird nur selten als nützlich erlebt. Im Mittelpunkt des Beitrags steht die Konzeption eines Versuchs, der die Existenz des magnetischen Feldes nahelegt und somit das Feld als realen Interaktionspartner zugänglich macht. Inwiefern diese Bemühungen tatsächlich lernförderlich sind und wie sie sich z.B. auf das Verstehen des Feldlinien- konzeptes auswirken, bleibt empirisch zu prüfen