PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Energie für die Insel. Ein Experimentierworkshop mit „Neuen Technologien“
Get PDFFossile Energieträger stehen auf der Erde nicht unbegrenzt zur Verfügung, weshalb Maßnahmen zur Verwendung von erneuerbaren Energiequellen und effizienter Energienutzung gefordert und auch gefördert werden. Der vierstündige Workshop „Neue Technologien“ im Rahmen der berufsorientierenden Workshopreihe MINT – die Stars von Morgen für hessische Haupt- und Realschülerinnen und -schüler konfrontiert Schülerinnen und Schüler mit diesem aktuellen Dilemma der Energieversorgung: Sie selbst sollen als „Energieexperten in Ausbildung“ der vom Kollaps bedrohten Inselnation Amberta zu Hilfe kommen und ihre Energieversorgung nachhaltig sichern. In dem Workshop lernen die Schülerinnen und Schüler kontextorientiert, experimentell und selbstverantwortlich die vielfältige Welt der erneuerbaren Energien kennen. Neben dem Anlegen eines physikalisch sinnvollen Energiekonzepts sollen die Teilnehmer auch auf emotionaler und politischer Ebene aktiviert und für das Thema „Energie“ begeistert werden. Da der Workshop für Schülerinnen und Schüler ohne physikalische Vorkenntnisse im Bereich Energie konzipiert wurde, ist es zielführend, auf ihren individuellen Präkonzepten aufzubauen. Neuere Untersuchungen zeigen im schulischen Kontext im Bereich der Schülerassoziationen zum Begriff Energie einen Wandel von den bisher gängigen Assoziationen Öl und Benzin hin zum elektrischen Strom auf, weswegen eine genauere Beschäftigung auch im außerschulischen Kontext hier sinnvoll erscheint
Umgang mit Phänomenen – Argumentations- und Handlungsprozesse Grundschulpädagogikstudierender mit dem Fach ‚Integrierte Naturwissenschaften’
Get PDFIm Studienfach ,Integrierte Naturwissenschaften’ erwerben Grundschulpädagogikstudierende an der Freien Universität Berlin sowohl fachwissenschaftliche als auch fachdidaktische Kompetenzen. Im Studienkonzept bildet der Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung mit den Facetten ‚Wissenschaftliches Argumentieren’ und ‚Experimentieren’ einen Schwerpunkt. In einer explorativ angelegten Studie werden die Prozesse des wissenschaftlichen Argumentierens und des experimentellen Handelns bei Studierenden analysiert, die sich in einer Phänomenbegegnung, die zum Experimentieren einlädt, zeigen
Entwicklung eines interaktiven computerbasierten Tests für Erklärfähigkeit
Get PDFDas Erklären physikalischer Sachverhalte wird als eine wichtige Fähigkeit von Physiklehrkräften betrachtet. Gleichzeitig zeigen Studien, dass angehende Lehrkräfte das Erklären solcher Sachverhalte als anspruchsvoll wahrnehmen. Vor diesem Hintergrund wurde von Kulgemeyer und Schecker (2013) bereits ein Modell entwickelt, das den Prozess des Erklärens in einem Dialog zwischen einemExperten (Erklärer / Lehrkraft) und einem Novizen (Adressat / Schüler) beschreibt. Dazu wurde zudem ein Test entwickelt, der die Erklärfähigkeit von Probanden misst (Kulgemeyer und Tomczyszyn 2015). Der Test beruht auf Videoaufzeichnungen des Erklärens von Probandinnen und Probanden. Die aus diesem Test gewonnenen Erkenntnisse können als besonders valide angesehen werden; der Test ist jedoch in Durchführung und Auswertung aufwändig. Im hier vorgestellten Projekt soll ein computerbasierter Kompetenztest entwickelt werden, bei dem die Erklärfähigkeit vonPhysiklehrkräften in großen Stichproben erhoben werden kann. Der Test basiert auf Videovignetten von Erklärsituationen, nach deren Ende die Probanden im two tier multiple choice-Design aufgefordert werden, das weitere, optimale Vorgehen bei der Erklärung auszuwählen und anschließend zu begründen. Mit diesem Test soll der Zusammenhang der Erklärfähigkeit von Lehrkräften und der Lernwirkung bei Schülerinnen und Schülern exploriert werden. Wir erläutern grundlegende Überlegungen bei der Testkonstruktion und stellen eine erste Version des Instruments vor
Wirkungen multimedialer Einblendungen beim Experimentieren am Computer
Get PDFDurch den Einsatz von Multimedia bieten sich vielfältige Möglichkeiten, Schülerinnen und Schülern Informationen und Hilfen direkt in ihrem Lernprozess darzubieten - von statischem Text über Bilder und Animationen bis hin zu Virtual-Reality-Elementen. Insbesondere bei der Kombination mit dem Experimentieren müssen jedoch Aspekte wie der Cognitive Load besonders beachtet werden. An einem Experiment zur Ablenkung von Elektronen im E-Feld wurde in einem 2x2 Design untersucht, wie sich verschiedene Einblendungen und eine Sequenzierung der Aufgaben auf den Erfolg im Hypothesenprüfen, den Cognitive Load und verschiedene motivationale Aspekte auswirken. Dabei zeigte sich, dass grafische Einblendungen über dem Experiment zu signifikant höheren Erfolgsquoten beim Hypothesenprüfen führten, wohingegen eine Sequenzierung der Aufgaben keine Auswirkungen zeigte. Ebenso verursachten die grafischen Einblendungen über den Bildern des Experimentes keinen höheren Cognitive Load. Hieraus werden Implikationen für die Gestaltung weiterer Experimentierumgebungen am Computer abgeleitet und erste Weiterentwicklungen vorgestellt
Die Geometrische Algebra im Schnelldurchgang
Get PDFDie Reform von Bologna hat in Deutschland zu einer deutlichen Ausdifferenzierung und Ausweitung der Studienangebote geführt. Mittlerweile wird eine Vielzahl von unterschiedlichsten Studiengängen angeboten. die bereits auf Bachelor-Niveau hochgradig spezialisiert sind.Um die Erwartungen nicht nur der Studierenden, sondern auch die Erwartungen zukünftiger Arbeitgeber zu erfüllen, wird in solchen Studiengängen verstärkt und sehr zielgerichtet studiengangsspezifisch Fachwissen vermittelt. Dies führt jedoch zwangsläufig auch dazu, dass die Grundlagenausbildung aus Zeitgründen einen nicht mehr so breiten Raum einnehmen kann wie bei klassischen Studiengängen, die eine offene, polyvalente Themensetzung im Bachelor-Bereich aufweisen und erst in nachfolgenden Master-Studiengängen eine vertiefte Spezialisierung anstreben.Deshalb wurde die Geometrische Algebra als eine physikalisch motivierte mathematische Sprache in einem fachhochschulischen Mathematikkurs vom Autor didaktisch reduziert und mit dem Ziel einer effizienten, äußerst kompakten Darstellung rekonstruiert angeboten. Die Kursdurchführung sowie deren Vor- und Nachteile werden vorgestellt und diskutiert. Da die Geometrische Algebra als mathematische Sprache über die Physik hinausweist und auch in nicht-physikalischen Fachzusammenhängen eine fundierte mathematische Herangehensweise fördert, können die Kursinhalte recht einfach auf andere Themengebiete übertragen werden.
Erneuerbare Energien im Experiment
Get PDFErneuerbare Energien rücken immer mehr in den Fokus einer modernen Energiepolitik. Solar- und Windenergie beispielsweise bieten Möglichkeiten für eine regenerative, „saubere“ Energieversorgung, und deren Nutzung ist mittlerweile durch Photovoltaik- und Windenergieanlagen vielerorts präsent. Noch recht selten anzutreffen sind Häuser bzw. Einrichtungen, die schon jetzt vollends energieautark sind, vielmehr wird meist eine Einspeisung in das öffentliche Stromnetz betrieben.Auch im Physikunterricht wird eine Intensivierung der Auseinandersetzung mit der Thematik „regenerative“ Energien angestrebt. Geeignete Modellexperimente, die Technologie, Funktionsweise und Wirkungsgrad von Solarzellen und Windrädern für Schülerinnen und Schüler erfahrbar und verständlich machen, gibt es bislang nur wenige.An der Friedrich-Alexander-Universität wurde im Rahmen eines physikdidaktischen Studierendenseminars ein energieautarkes Modellhaus konzipiert und gebaut, das mit Solar- und Windenergie versorgt wird. Im Anschluss an das Seminar wurden im Rahmen einer Zulassungsarbeit Schülerexperimente für die Sekundarstufe 1 entwickelt: Sie bieten Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit, sich an diesem Haus und mithilfe der Experimente realitätsnah mit regenerativen Energien auseinanderzusetzen und zu erleben, dass eine sinnvolle Nutzung ein (Modell-)Haus energieautark machen kann
Rolle des Experiments im Wissenschaftsprozess
Get PDFDie Natur der Naturwissenschaften spielt in der Naturwissenschaftsdidaktik eine entscheidende Rolle. Die epistemologischen Überzeugungen von Schülerinnen und Schülern sowie Studierenden und Lehrkräften wurden bereits in zahlreichen Studien untersucht. Zum anderen sind Experimente ein wesentliches Element des heutigen Physikunterrichts. Aber welche Vorstellungen werden von der Rolle des Experiments im Wissenschaftsprozess vermittelt? Die vorgestellte Masterarbeit stellt eine Fragebogenuntersuchung von 133 Studierenden naturwissenschaftlicher Fächer in den ersten Studiensemestern dar und beschäftigt sich mit der Frage, welches Bild die Studierenden von der Natur der Naturwissenschaften und der Rolle des Experiments haben
Umsetzung der Kompetenzorientierung in österreichischen Physikschulbüchern der Sekundarstufe I
Get PDFIm Zuge der Entwicklung der österreichischen Bildungsstandards wurde im Auftrag des österreichischen Unterrichtsministeriums (BMBF) zwischen 2007 und 2011 ein Kompetenzmodell für naturwissenschaftliche Fächer der 8. Schulstufe entwickelt. Auch wenn es derzeit keine gesetzliche Verordnung der Standards für die naturwissenschaftlichen Fächer gibt, wurden seitdem von den Bild-ungsbehörden viele Anstrengungen unternommen, um die Ausrichtung des Unterrichts auf dieses Kompetenzmodell zu forcieren und die Kompetenzorientierung zu einem festen Bestandteil der Unterrichtsgestaltung zu machen. Mittlerweile sind auch einige Schulbücher erschienen, die mit dem Prädikat „kompetenzorientiert“ ausgestattet sind. Da Schulbücher schon lange als geheimer Lehrplan für Lehrkräfte gelten, können sie als Indiz dafür dienen, ob Kompetenzorientierung einen Weg in die Unterrichtspraxis findet. Das vorgestellte Forschungsprojekt geht daher der Frage nach, inwiefern Kompetenzorientierung in approbierten österreichischen Schulbüchern tatsächlich Gestalt annimmt oder ob sie nur als Schlagwort gebraucht wird. Dazu wurden 1105 Aufgabenstellungen aus Optikkapiteln von vier österreichischen Physikschulbüchern der 8. Schulstufe analysiert, die von den Verlagen mit dem Prädikat „kompetenzorientiert“ versehen wurden. Mit Hilfe eines Analyserasters wurden verschiedene Aspekte der Kompetenzorientierung beleuchtet. Ebenfalls von Interesse war, inwiefern sich eine Veränderung der Schulbüchern und der darin enthaltenen Aufgaben abzeichnet. Dazu wurden Ausgaben von Schulbücher vor der Entwicklung des österreichischen Kompetenzmodells und der Forcierung auf Kompetenzorientierung mit solchen, die als kompetenzorientiert approbiert wurden, verglichen
Interesse an Physik - in Salzburg
Get PDFIn Österreich gibt es einen anhaltenden Fachkräftemangel im naturwissenschaftlich-technischen Bereich. Ein Grund für die geringe Studierendenanzahl in Physik könnte das geringe Fachinteresse und die scheinbar große Unbeliebtheit dieses Unterrichtsfaches sein. Doch wie ist der aktuelle Stand der Interessensentwicklung in Bezug auf die Physik?In dieser Pilotstudie wurden an sieben Gymnasien in Salzburg (Österreich) 199 Schülerinnen und Schüler (n♀=83, n♂=116; vorwiegend 9. und 10. Schulstufe) befragt und folgende Bereiche erho-ben: Interesse an Physik, Interesse an Tätigkeiten im Physikunterricht, Fächerbeliebtheit, Formeln im Physikunterricht, Selbsteinschätzung, Physik in den Medien, Berufswunsch, Relevanz des Phy-sikunterrichts und Genderaspekt im Physikunterricht.Die Ergebnisse zeigen, dass Physik mittlerweile stark an Beliebtheit zugelegt hat, wobei das Inte-resse an Physik sehr vom Kontext abhängt, in dem es unterrichtet wird. Die interessantesten An-wendungsbereiche sind bei Jungen und Mädchen unterschiedlich, wobei Physik im Kontext "Natur und Mensch" bei beiden Geschlechtern sehr beliebt ist. Generell finden Schüler Physik interessanter als Schülerinnen und können sich in Folge auch eher einen physikalischen oder technischen Beruf vorstellen. Trotzdem werden die Fähigkeiten für naturwissenschaftliche Berufe von Frauen grund-sätzlich gleich hoch wie jene von Männern eingeschätzt, ein Punkt an dem man ansetzen sollte
Der Photonendetektor für die Schule als Einstieg in die Quantenphysik
Get PDFVielfältige fachdidaktische Forschungs- und Entwicklungsarbeiten der letzten Jahre zielen auf einen adäquaten, schülergerechten Zugang zur Quantenphysik. Beispielsweise fokussiert das in München entwickelte Konzept milq auf grundlegende Phänomene der Quantenphysik und damit verbundene Deutungsfragen, wobei für den Einstieg in die Quantenphysik hier vor allem Simulationen und Videos verwendet werden. In Ergänzung dieses Ansatzes haben wir einen Flächendetektor zum Nachweis geringer Lichtintensitäten entwickelt, um darauf aufbauend in schulpraxistauglichen Realexperimenten grundlegende Phänomene der Quantenphysik am Doppelspaltexperiment zu visualisieren. Unter Verwendung eines Lasers als Lichtquelle wird mit dem Detektor ein Demonstrationsexperiment aufgebaut, das auf jüngeren fachdidaktischen Entwicklungsarbeiten verschiedener Gruppen basiert und zielorientiert für einen praxistauglichen Schuleinsatz angepasst wurde