PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Lernen mit Beispielaufgaben zum Thema Energie
No full textEnergie ist ein zentraler Begriff der Physik und eines der Basiskonzepte im Physikunterricht. Ein angemessenes Verständnis des Energiekonzepts stellt aber nach wie vor eine Herausforderung für den Physikunterricht dar. In diesem Zusammenhang erscheinen Beispielaufgaben interessant, denn zahlreiche Studien zeigen, dass diese Lernmethode eine wirkungsvolle Möglichkeit bietet, Problemlösestrategien, wissenschaftliche Konzepte und Fachinhalte zu vermitteln. Trotzdem wird das Lernen mit Beispielaufgaben bislang kaum im Physikunterricht genutzt. Zum einen fehlt es an altersgerechten Materialien und zum anderen wurde die Lernwirksamkeit dieser Lernmethode im Unterricht mit jüngeren Schülerinnen und Schüler noch kaum untersucht. Um diese Lücke zu schließen führen wir eine Feldstudie durch, in der wir die Lernwirksamkeit von Beispielaufgaben zum Thema Energie untersuchen. Im Folgendem berichten wir über die Materialentwicklung, das Studiendesign und erste Forschungsergebnisse (N=131, Gymnasium Niedersachsen, Klasse 9)
Basisideen zum Strahlungsunterricht
Get PDFDer Begriff „Strahlung“ findet sich in vielen Gebieten der Physik, von der Radioaktivität bis zur Hohlraumstrahlung, wieder. Der Beitrag startet mit einen fachlichen Überblick und motiviert daraus eine Fokussierung auf die elektromagnetische Strahlung. Anschließend werden vier Basisideen zum Strahlungsunterricht vorgestellt, die fachlich und curricular begründet werden. Daraus abgeleitet ergebenden sich Unterrichtsideen die an Beispielen illustriert werden. Die Relevanz des Themas für die Schule zeigt sich nicht nur in der Bedeutung von elektromagnetischer Strahlung für unseren Alltag, sondern auch in den verschiedenen Verbindungen zu den Bildungsstandards
Erkenntnistheoretische Parallelen im Mathematik- und Physikunterricht?
Get PDFIn einem fachübergreifenden Dissertationsprojekt im Rahmen des Forschungsverbunds der MINT-Didaktiken an der Universität Siegen (MINTUS) soll eine vergleichende Schulbuchanalyse mögli-che Indikatoren für die Existenz erkenntnistheoretischer Parallelen im Mathematik- und Physikun-terricht herausstellen. Der vorliegende Artikel motiviert zunächst exemplarisch die Herausarbeitung einer Verbindungen zwischen Mathematik- und Physikunterricht auf erkenntnistheoretischer Ebene, beschreibt dann kurz den theoretischen Rahmen der Forschungsarbeit, um schließlich die verglei-chende Schulbuchanalyse auf Grundlage der qualitativen Inhaltsanalyse zu spezifizieren. Mit einem Ausblick auf weitere mögliche Zugänge zu erkenntnistheoretischen Parallelen im Mathematik- und Physikunterricht schließt dieser Beitrag ab
Lehrerbildung regional vernetzt - Lernzirkel zu authentischen Kontexten
Get PDFAn der RWTH Aachen werden Lernzirkel entwickelt, die auf Ergebnissen aktueller Voruntersuchungen zu Präkonzepten von Schülerinnen und Schülern aus der Region zu verschiedenen physikalischen Themen aufbauen. Nach dem Test der Lernzirkel auf ihre Durchführbarkeit im schulischen Rahmen wird die Auswirkung der Durchführung des Lernzirkels auf die Präkonzepte der Schülerinnen und Schüler erfasst. Solche Ergebnisse liegen bereits für die Lernzirkel zur Optik „camera obscura – to go“ und zum elektrischen Strom „Handy XXL“ vor. Es zeigen sich jeweils positive Auswirkungen der Durchführung der einzelnen Stationen der Lernzirkel auf die SchülerPräkonzepte. Dabei gibt es seitens der Lehrkräfte an den Schulen eine große Kooperationsbereitschaft bei der Entwicklung der Lernzirkel, in welche Lehramtsstudierende systematisch einbezogen werden. Am Ende der Entwicklungsarbeiten können die Lernzirkel kostenfrei für den schulischen Einsatz in der Städteregion Aachen entliehen werden. Die Entwicklung und der Einsatz der Lernzirkel im Verleihsystem stellen somit ein gelungenes Beispiel für eine Verknüpfung von fachdidaktischer Forschung (hier zu Schüler-Präkonzepten) mit universitärer Lehre und der Schulpraxis dar
Einfluss der Auswertephase von Experimenten im Physikunterricht auf den Fachwissenszuwachs von Schülerinnen und Schülern
No full textVor- und Nachbereitung von Schüler- und Demonstrationsexperimenten haben einen großen Einfluss auf die Qualität des naturwissenschaftlichen Unterrichts und den Lernzuwachs der Schülerinnen und Schüler. Allerdings gibt die Forschung bis jetzt wenig Auskunft über die Gestaltung dieser Phasen des Experimentierens im Einzelnen.In der hier beschriebenen Forschungsarbeit wird der Einfluss der Auswertephase von Experimenten im Physikunterricht auf den Fachwissenszuwachs und die experimentelle Kompetenz von Schülerinnen und Schülern untersucht. Die Untersuchung ist als quasi-experimentelle Interventionsstudie mit sechs Treatments angelegt, die sich sowohl bei der Durchführung der Experimente, als auch bei deren Auswertung in ihrer Offenheit unterscheiden. Der Grad der Offenheit reicht von Arbeit im Plenum, über vorstrukturiertes Experimentieren bis hin zu komplett selbstständigem Arbeiten. Die vorliegende Stichprobenzahl ist zum aktuellen Zeitpunkt noch zu gering, um zur Verallgemeinerung geeignete Aussagen treffen zu können, gibt aber Hinweise darauf, dass es in verschiedenen Treatments einen Lernzuwachs gibt und die in der Pilotstudie verwendeten Messinstrumente gut funktionieren, sodass die Hauptstudie, die im Winter 2016/2017 erfolgen soll, nur leicht angepasst werden muss
20 Jahre Interaktive Bildschirmexperimente
Get PDFAuf der Suche nach einem Medium, mit dem sich reale Experimente multimedial repräsentieren und damit didaktisch flexibler als mit dem zeitbasierten Film einsetzen ließen, wurden 1996 erstmals Beispiele Interaktiver Bildschirmexperimente (IBE) entwickelt. Erste Erprobungen fanden an der TU Berlin in der Vorlesung ”Einführung in die Physik für Ingenieure” statt, wo reale Demonstrationsexperimente aus praktischen Gründen nicht möglich waren. Die vielversprechenden Ergebnisse führten in der Folge zu zahlreichen Projekten didaktischer Anwendungen in Schule und Hochschule. Zentrale Probleme dabei waren der hohe Aufwand für die Entwicklung, die Ein-bettung von IBE in multimediales Lernmaterial sowie deren Verbreitung. Ausgehend davon entwickelte die AG Didaktik an der FU Berlin die Web-Applikation ”tet.folio”, die unter anderem ei-ne Plattform zur effizienten Herstellung und Einbettung von IBE bietet. Im aktuellen Projekt ”ELIXIER” sind IBE und das tet.folio eine der Säulen für die Entwicklung einer personalisierten Mixed-Reality-Experimentierumgebung, die eine nahtlose und mobil verfügbare Fortsetzung individueller Experimentierprozesse in virtuellen Umgebungen ermöglichen wird
Pulsoximetrie im Physikunterricht
Get PDFSensoren erschließen authentische Kontexte zu verschiedenen Themen und Basiskonzepten des Physikunterrichts. Sie ermöglichen darüber hinaus das Einüben naturwissenschaftlicher Arbeits-weisen. Lernende können Hypothesen über elementare physikalische Wirkprinzipien der betrach-teten Sensoren entwickeln und diese mit Hilfe einfacher Experimente überprüfen. Der vorliegende Beitrag betrachtet die Bestimmung der partiellen Sauerstoffsättigung im menschlichen Blut mit ei-nem Pulsoximeter. Als Sensoren dienen einfache Fingerpulsoximetrie-Geräte. Messverfahren und geeignete Geräte für den Physikunterricht werden beschrieben und ein unterrichtliches Vorgehen wird skizziert. Nach einer kurzen Sequenz zum medizinisch-biologischen Hintergrund erarbeiten die Lernenden in dem vorgestellten Unterrichtskonzept mit Hilfe einfacher Experimente die physi-kalische Funktionsweise eines Pulsoximeters. Zur Vertiefung und Festigung überprüfen die Ju-gendlichen Hypothesen, die sie zuvor unter Verwendung des Erlernten aufgestellt haben. Dabei werden speziell auch Störeinflüsse und Grenzen des Messverfahrens untersucht. Schließlich vertie-fen die Schülerinnen und Schüler den Erkenntnisgewinn mit Aufgaben zu Abbildungen und Dia-grammen und bewerten anhand kontextorientierter Anwendungsaufgaben insbesondere die Eig-nung des pulsoximetrischen Messverfahrens für das Höhenbergsteigen. Fachspezifische Darstel-lungsformen und Diskussionen fördern den Kompetenzbereich Kommunikation
Messung experimenteller Kompetenz – ein computergestützter Experimentiertest –
Get PDFDer Erwerb experimenteller Kompetenz gehört zu den zentralen Bildungszielen des Physikunterrichts. In wieweit dieses Ziel erreicht wird, wird jedoch bislang im Bildungsmonitoring nur unvollständig überprüft, da insbesondere für den Bereich der Durchführung von Experimenten geeignete Testinstrumente für den Large-Scale Einsatz fehlen. In diesem Beitrag wird ein Experimentiertest vorgestellt, der diese Lücke schließen soll. Der Test wird vollständig am Computerbildschirm bearbeitet. Die Aufgaben aus den Themenbereichen Mechanik, Optik und Elektrizitätslehre beziehen sich auf typische Schülerexperimente der Sekundarstufe I. Die Realexperimente sind durch interaktive Simulationen zum Aufbau der Experimente und zur Durchführung von Messungen ersetzt. Die Bewertung der Schülerlösungen erfolgt computergestützt und teils automatisiert. Die Testentwicklung wurde von umfangreichen Validierungsstudien begleitet. Der Test hat sich in einer Large-Scale-Erprobung mit über 1.100 Schülerinnen und Schülern als praktikabel einsetzbar und auswertbar erwiesen. Die psychometrische Qualität erweist sich mindestens als gut und die empirisch gefundenen Itemschwierigkeiten lassen sich auch inhaltlich sinnvoll interpretieren
Programm MILeNa zur MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung - Status und Perspektiven
Get PDFLaut Prognosen wird sich in Nordrhein-Westfalen bis zum Schuljahr 2025/2026 der Mangel an MINT-Lehrkräften vor allem in den Fächern Chemie, Physik, Informatik und Technik nochmals drastisch verschärfen. Vor dem Hintergrund des bereits bestehenden Mangels an Lehrkräften im MINT-Bereich wurde mit Unterstützung der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung im Herbst 2013 vom Verein MINT-EC in Kooperation mit der RWTH Aachen und weiteren lehrerausbildenden Hochschulen das Programm MILeNa zur MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung gestartet. Dieses Programm begleitet am MINT-Lehramt interessierte Schülerinnen und Schüler ab der 10. Jahrgangsstufe zwei Jahre lang. Im Beitrag werden die Grundideen und die Konzeption des Nachwuchsförderprogramms sowie erste Erfahrungen aus der Durchführung des Programms vorgestellt. Zudem wird ein Ausblick auf die Planungen hinsichtlich der Fortführung und Ausweitung des überregionalen Förderprogramms gegeben
Einsatz eines Classroom Response Systems in einer Grundlagenvorlesung zur Klassischen Mechanik
Get PDFVorlesungen in großen Gruppen leiden unter der grundsätzlichen Schwierigkeit, ob zwischen den Akteuren auf beiden Seiten ein lernförderlicher Dialog zustande kommt: Seitens der Studierenden mag das Bedürfnis bestehen, ein unmittelbares und möglichst individuelles Feedback zu ihrem Lernfortschritt zu erhalten oder aktiv in die Veranstaltung mit einbezogen zu werden. Auf der anderen Seite wünscht sich der Lehrende eine ebenso zeitnahe Rückkopplung zum Vorwissens- oder Leistungsstand seiner Lerngruppe, um darauf mit den geeigneten didaktischen Maßnahmen reagieren zu können.Um diesem gegenseitigen Wunsch mehr Rechnung zu tragen, wurdeeine einsemestrige Vorlesungsveranstaltung zur Klassischen Mechanikmit dem unterstützenden Einsatz des electronic Classroom ResponseSystems (CRS) PINGO [1] durchgeführt. Anhand von konkreten Umsetzungsbeispielen und der gemachten Erfahrungen soll das Potentialderartiger Instrumente für die physikalische Lehre diskutiert werden –sei es, um Lerninhalte zu motivieren, zu rekapitulieren, zu evaluierenoder ganz allgemein, um dazu beizutragen, dass sich Lehrende undLernende besser aufeinander einstellen.[1] Reinhardt, Wolfgang et al. (2012): PINGO: Peer Instruction for Very Large Groups. In: 21st Century Learning for 21st Century Skills, EC-TEL 2012, Saarbrücken, Proceedings, Springer, p. 507-51