PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
Not a member yet
891 research outputs found
Sort by
Die persönliche Gleichung in der Astronomie und ihre didaktischen Implikationen
Get PDFIn Zeiten zunehmender Technisierung stellt sich auch für den Physikunterricht die Frage, inwieweit man sich auf komplexe Messgeräte stützt oder „herkömmliche” Instrumente hinzuzieht. Moderne elektronische Messinstrumente verschleiern nicht selten den physikalischen Kern des Messvorgangs. Es kann deshalb vor allem aus fachdidaktischen Gründen sinnvoll sein, bewusst auf moderne elektronische Methoden der Messwerterfassung zu verzichten. Allerdings ist dabei zu beachten, dass viele Lernende analoge Messverfahren als antiquiert und ungenau ansehen - nicht zuletzt auch deshalb, weil sie der Auffassung sind, moderne Technik würde den Menschen als Fehlerquelle ausschließen.Beim Verzicht auf klassische Messmethoden tritt jedoch eine verpasste Chance hinzu: Es kann äußerst spannend und interessant sein, das Individuum Mensch und seinen unmittelbaren Einfluss auf die Resultate von Experimenten zu betrachten. Der Blick ins 19. Jahrhundert zeigt, wie sich im Rahmen der Einführung verbesserter Instrumente zur Ermittlung der Zeitpunkte von Sternpassagen plötzlich eine neue Fehlerquelle auftut. Friedrich Wilhelm Bessel analysierte diese Einflüsse auf die Messwerte und erkannte als erster ihre Abhängigkeit von der Person des Beobachters. Durch die quantitative Beschreibung der sogenannten persönlichen Gleichung und ihrer Berücksichtigung in der Positionsastronomie gelangen ihm und anderen Beobachtern fortan signifikante Verbesserungen der Datenbestände
Wirkungen des Formats Lehr-Lern-Labor
Get PDFIn den MINT-Fächern sind Lehrveranstaltungen im Format Lehr-Lern-Labor (LLL) an vielen Orten bereits zu integralen Bestandteilen der Lehrkräftebildung geworden. Im Rahmen der Qualitätsoffen-sive Lehrerbildung und anderen Projekten wie z. B. dem DTS-Entwicklungsverbund werden Lehr-Lern-Labore als praxisnahe Lernorte weiter entwickelt, intensiv beforscht und als innovatives Lehr-format auch auf andere Fächergruppen ausgeweitet. An der Freien Universität wurde das Format des LLL-Praxisseminars in der Physik bereits vor vielen Jahren eingeführt und seit dem in unter-schiedlichen Varianten erprobt, auch in weiteren Fächern. Inzwischen sind LLL-Seminare (LLLS) sowohl im Bachelor- als auch im Masterstudium verankert. Über die tatsächlichen Wirkungen von LLL-Formaten ist allerdings noch wenig bekannt, auch darüber, welche Rolle Lehr-Lern-Labor-Seminare als Praxiselemente beim systematischen Kompetenzaufbau im Studium spielen können. Der vorliegende Beitrag liefert eine theoretische Rahmung für das Veranstaltungskonzept sowie erste Ergebnisse aus den oben genannten Projekten
Schülervorstellungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern
Get PDFIn Forschungsgemeinschaften spielen Kommunikation und Kooperation zwischen den beteiligten Personen und Arbeitsgruppen eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund wurde bei der Konzeption des Schülerlabors SCIphyLAB_nano an der RWTH Aachen ein Verständnis der Kooperation zum zentralen Lernziel für Schülerinnen und Schüler erklärt. Der Sonderforschungsbereich 917 „Nanoswitches“ (SFB 917, 2017) diente dabei sowohl für die fachlichen Inhalte als auch für typische Arbeitsabläufe in den Naturwissenschaften als Vorbild. In einer explorativen Vorstudie wurden in einem offenen Erhebungsformat mit Zeichnungen und Texten die Schülervorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern von 189 SuS gesammelt und inhaltsanalytisch ausgewertet. Darauf aufbauend wurde unter Berücksichtigung eines von Wentorf, Höffler und Parchmann (2015) entwickelten Fragebogens ein Piktogramm-Text-Fragebogen gestaltet und getestet. Erste Ergebnisse zeigen sowohl einen positiven Einfluss des Einsatzes der Piktogramme im Erhebungsinstrument als auch des Schülerlaborbesuchs auf ausgewählte Vorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern
Flipped Classroom im Physikunterricht der Oberstufe
Get PDFDer Flipped Classroom ist eine methodische Großform, die häusliches eLearning mit schulischem Präsenzlernen kombiniert. Dabei bereiten sich Schülerinnen und Schüler durch online verfügbare Lernvideos zuhause auf den Unterricht vor. In der Schule steht dann die Anwendung und Vertiefung des neu erworbenen Wissens im Zentrum. Somit wird mehr Freiraum für die Festigung und Anwendung des Wissens im Unterricht geschaffen. Die Studie untersucht im quasi-experimentellen Pre-/Post-Design mit Kontrollgruppe (N = 151) die Anwendung des Flipped Classrooms im Physikunterricht der Sekundarstufe II. Die Forschungsfragen richten sich auf die Lernwirksamkeit des Flipped Classrooms, ihre Auswirkung auf Interesse und Motivation der Schülerinnen und Schüler sowie auf modulierende Faktoren. Über einen Zeitraum von acht Schulwochen wurde die Unterrichtsreihe „Induktion und elektromagnetischer Schwingkreis“ von mehrern Lehrkräften konventionell und in enger Synchronisation unter Erteilung regelmäßiger Hausaufgaben unterrichtet. Der Treatmentgruppe dienten 16 von den Lehrkräften erstellte Lernvideos, die eng an die Inputphasen des konventionellen Unterrichts angelehnt waren, als häusliche Vorbereitung. Mit Hilfe eines Pre-/Post-Fragebogens und eines Pre-/Post-Fachwissenstests wurden die relevanten Daten erhoben
Lösungsstrategien im Physikunterricht
Get PDFEine der wichtigsten zu erlernenden Kompetenzen und gleichzeitig auch Ziel des Physikunterrichts ist das Lösen von realen, physikalischen Problemstellungen. Oftmals wird die Strategie zum Lösen des Problems eher unbewusst erlernt und angewandt, so dass die Lernenden die Problemstellungen meist intuitiv lösen. Zur Steigerung der Problemlösefähigkeit sollten diese jedoch bewusst angeeignet werden. Aus pragmatischer und neurowissenschaftlicher Sicht werden Denk- und Handlungsmuster betrachtet. Des Weiteren werden die grundlegenden Heuristiken (d.h. die Kunst des Problemlösens) in den fächerübergreifenden Strategien, den fachspezifischen Prinzipien und den situationsspezifischen Hilfsmitteln vorgestellt. Wir schildern unsere Erfahrungen aus dem Unterricht und stellen die Ergebnisse eines Modultages vor
Diagnostik experimenteller Strategien: Validierung eines prozessorientierten Instruments
Get PDFBei der Untersuchung experimenteller Prozesse standen in der Vergangenheit Prozessaspekte während der Durchführung von Realexperimenten nur selten im Mittelpunkt. Einer der Hauptgründe hierfür liegt darin, dass bislang meist Instrumente fehlten, um die während dieser Phase stattfindenden experimentellen Handlungsabfolgen in geeigneter Weise abbilden zu können. Deshalb wurde exemplarisch für die optische Justage bei einem Versuch zum Photoeffekt, den Studierende im Rahmen eines Physikpraktikums an der RWTH Aachen absolvieren, ein vorstrukturiertes Smartpen-Verlaufsprotokoll entwickelt. In diesem sind alle im vorliegenden Experimentierraum möglichen Handlungen abgebildet und in Schritte gegliedert. Durch schrittweises Ankreuzen solcher Handlungen dokumentieren die Studierenden bei diesem probandenfokussierten Ansatz ihre Justage mit dem Protokoll. Durch die Datenaufnahme mit Smartpens ist im Anschluss die zeitliche Schrittabfolge rekonstruierbar. Die so erhobenen Handlungsabfolgen können dann die Grundlage für eine Untersuchung der strategischen Aspekte bilden, die im Kontext der experimentellen Aufgabe auftreten. Für eine konvergente Validierung des entwickelten Smartpen-Verlaufsprotokolls werden die gewonnenen Schrittabfolgen mit denen aus einem objektfokussierten Ansatz verglichen, bei dem dieselben Handlungen indirekt mittels einer am Aufbau implementierten Sensorik erfasst werden. Im Beitrag wird ein erster Einblick in den Vergleich der beiden Datensätze aus probanden- und objektfokussierter Erfassung gegeben
ELIXIER: Didaktische Konzeption einer kompetenzorientierten Mixed-Reality-Experimentierumgebung
Get PDFDas Projekt ELIXIER (Erfahrungsbasiertes Lernen durch interaktives Experimentieren in erwei-terten Realumgebungen) wird im Rahmen des Förderschwerpunkts „Erfahrbares Lernen“ durch das BMBF gefördert. Es erfolgt in Zusammenarbeit mit Projektpartnern aus Forschung, Kreativ-wirtschaft und Lehrmittelindustrie. Ziel ist die Demonstration und Evaluation einer intelligenten Experimentierumgebung für Praktika, die eine nahtlose Lernbegleitung (Seamless Learning) über alle Phasen des Experimentierprozesses (Orientieren - Vorbereiten - Durchführen - Nachbereiten) ermöglicht. Der Lernprozess wird durch die Echtzeit-Analyse von Handlungen und Experimentzu-ständen und über die intelligente Vernetzung aller Komponenten im “Seamless Smart Lab“ (S2L) unterstützt. Eine tutorielle Assistenz begleitet den Experimentierzyklus und stellt bedarfsgerecht Informationen und weiterführende Hinweise zur Verfügung
Entwicklung und Evaluation modularer Vorlesungseinheiten mit Smartphone-Einsatz
Get PDFIn Deutschland besitzen 96% der 16- bis 19-Jährigen ein eigenes Smartphone, sodass Smartphones nunmehr systematisch auch für die Hochschullehre nutzbar werden. Für die Physik-Lehre erscheinen Smartphones dabei besonders auch als umfassend verfügbares, leistungsfähiges Messinstrument mit vielfältigen Sensoren interessant. In diesem Kontext wurde an der RWTH Aachen die App phyphox (www.phyphox.org) entwickelt. Mit dieser ist es möglich, die vielfältigen Sensoren, die in den meisten modernen Smartphones verbaut sind, in einer App auszulesen. Ein optionaler Fernzugriff auf das Smartphone erweitert dessen experimentelle Einsatzmöglichkeiten deutlich. Zudem kann die Darstellung der Messdaten an die Lerner-Voraussetzungen angepasst werden. Damit bietet die App phyphox ideale Voraussetzungen für einen gezielten Einsatz in der Lehre.Insbesondere ermöglicht die App phyphox die Umsetzung vielfältiger experimenteller Aufgabenstellungen für Studierende. Dadurch können nicht nur die klassischen Übungsaufgaben der Experimentalphysik um experimentelle Aufgaben bereichert werden, sondern es kann auch das Prinzip des Flipped Classroom sinnvoll an die Besonderheiten der Ausbildung in der (experimentellen) Physik angepasst werden. Hierzu werden modulare Vorlesungseinheiten entwickelt, die darauf abzielen, dass die Studierenden als Vorbereitung auf die Vorlesung bereits Experimente zu Hause durchführen können, deren Ergebnisse dann in die Vorlesungsgestaltung einfließen können. Die modularen Vorlesungseinheiten sollen in den Einführungsveranstaltungen zur Physik für verschiedene Studienrichtungen eingesetzt werden
Studieneingangsprofile in Fach- und Lehramts-Studiengängen Physik Eine kontrastierende Analyse auf Basis eines Kompetenzstrukturmodells für Fach-Physiker
Get PDFWährend schon seit Längerem eine besondere Ausrichtung von Physik-Lehramtsstudiengängen im Kontrast zu Vollfach-Studiengängen gefordert wird und sich eine Reihe großer Studien der empirischen Fachdidaktiken mit der Kompetenz (angehender) Lehrkräfte beschäftigen, fehlt bisher eine Auseinandersetzung mit den Fach-Studierenden, ihrem Berufs- und Studienbild und dem sie vom Lehramtsbereich unterscheidenden Profil.Im vorliegenden Beitrag wird zunächst eine theoretische Analyse der im Fach-Studium zu erwerbenden Kompetenzen durchgeführt und ein heuristisches Kompetenzstrukturmodell vorgeschlagen, das (insbesondere dort, wo Lehramts- und Fach-Studierende gemeinsame Lehrveranstaltungen besuchen) eine unterschiedliche berufsbezogene Relevanz universitärer Lerngelegenheiten nahelegt.Anschließend werden an einer kleinen Stichprobe Erstsemester-Studierender (N = 81) Gruppenunterschiede zwischen den Studiengängen analysiert. Dazu gehören die formale schulische Vorbildung, der Umgang mit Mathematik ebenso wie Studienwahlmotive, Motivation, Einstellungen und Beliefs und das fachliche Vorwissen. Mit den so erhaltenen Daten können erste theoretische Voraussagen plausibel gemacht werden. Weitere und spezialisiertere Erhebungen und Analysen – beispielsweise bezüglich Vorstellungen von der späteren Berufstätigkeit und der wahrgenommenen Relevanz von universitären Lehrveranstaltungen – sind aber notwendig, um ein vollständiges Profil der Fach-Studierenden zu erhalten
Cognitive Load und Aufgabenmerkmale - Verwendung von Zusatzfragen bei authentischen Problemen -
Get PDFZiel der vorgestellten Vorstudie ist es, einen Beitrag zu der Frage zu liefern, ob es durch Angabe von allgemeinen Lösungsstrategien möglich ist, den Erfolg von Schülerinnen und Schülern beim Lösen von Physikproblemen zu beeinflussen. Hierzu haben wir eine Studie mit 84 Schülerinnen und Schülern durchgeführt, die ein Problem in einem authentischen Kontext entweder mit, oder ohne unterstützender Zusatzfragen lösen sollten. Neben der Leistung beim Lösen erheben wir die kognitive Belastung sowie die aktuelle Motivation und untersuchen, ob diese Mediatorfunktionen bezüglich des Erfolgs ausfüllen. Um trotz der geringen Anzahl an Probanden Aussagen treffen zu können, wurden die Gruppen bezüglich zwölf Personenvariablen (u.a. Vorwissen, Leseverständnis, Vornoten) parallelisiert. In unserer Studie ergeben sich keine signifikanten Einflüsse der Verwendung von Zusatzfragen. Die verwendeten kurzen Maße für die kognitive Belastung und aktuelle Motivation konnten überprüft werden. Zudem zeigte sich, dass die kognitive Belastung einen wichtigen Einflussfaktor auf die Leistung im Problemlöseprozess darzustellen scheint.