PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Der Einfluss von instrumentellen Handlungen und hervorgerufenen Selbsterklärungen auf den physikalischen Wissenserwerb in der Primarstufe
No full textLernen mit oder durch Handlungen, wie z. B. beim ‚Experimentieren‘, gilt als ein zentrales Merkmal des naturwissenschaftlichen Unterrichts und insbesondere des naturwissenschaftlichen Sachunterrichts. Ausgangspunkt bei Letzterem sind oft ‚Phänomene‘. Die handlungsorientierte Begegnung mit einem Phänomen gilt dabei als Idealbild des naturwissenschaftlichen Sachunterrichts. Hingegen ist die postulierte Wirkung eines handlungsorientierten Lernens empirisch nicht ausreichend überprüft. Notwendig für ein erfolgreiches Lernen ist auch im naturwissenschaftlichen Sachunterricht die kognitive Aktivität der Schülerinnen und Schüler. Die Aufforderung zu Selbsterklärungen gilt als robuste Methode der kognitiven Aktivierung, die den Aufbau von Wissensstrukturen unterstützt. Inwieweit diese Methode in der Primarstufe wirkungsvoll ist, ist ebenfalls noch nicht eindeutig geklärt. Ob eine Handlungsorientierung und eine kognitive Aktivierung durch die Aufforderung zu Selbsterklärungen den Wissenserwerb im naturwissenschaftlichen Sachunterricht der Primarstufe unterstützen, wird daher in einer experimentellen Laborstudie untersucht. Als Phänomen wurde die optische Abbildung mit der Lochkamera gewählt. Es zeigt sich, dass Selbsterklärungen den Wissenserwerb mit einem großen Effekt unterstützen. Eine handlungsorientierte Vermittlung zeigt hingegen gegenüber einer vergleichbaren Vermittlung mit Bildern keinen Effekt
Skalen zur Messung von Praktikumsqualität: Konfirmatorische Analyse der Struktur und Konstrukte
Get PDFDas Lehrevaluationsinstrument PraQ mit Ratingskalen zur Selbst- und Fremdeinschätzung von Aspekten der Praktikumsqualität liefert in einem theoretischen und kompetenzorientierten Rahmen Maße für die Qualität von Praktika. Zielgruppe sind alle naturwissenschaftlichen Anfängerpraktika bis zum vierten Fachsemester an Hochschulen, zunächst begrenzt auf den deutschsprachigen Raum.Das 3L-Modell der Praktikumsqualität definiert hierbei den relevanten Lernzuwachs, die Lehrkompetenz der Betreuenden und die Qualität der Lernumgebung von Praktika.Die Testevaluationsstudie umfasst Studien zur inhaltlichen Adäquatheit der Konstrukte und Items, strukturelle Untersuchungen der Zuordnung von Items und der Konstrukttrennbarkeit, externale Vergleiche mit etablierten Messinstrumenten sowie Multiperspektivitätsanalysen.Gemäß Expert*innenurteilen darf der PraQ inhaltlich als Messinstrument aller relevanten Aspekte der Praktikumsqualität verstanden werden. Strukturell zeigen sich in explorativer und konfirmatorischer Faktorenanalyse gut den Items zuzuordnende, reliable Faktoren, die eine getrennte Interpretation der Einzelkonstrukte zulassen. Vergleiche mit Alternativmodellen zeigen die sehr gute Passung des Grundmodells zu den erhobenen Daten. Dies bedeutet, dass Praktikumsleitende bei der Interpretation ihrer Evaluationsergebnisse die Konstrukte getrennt interpretieren dürfen und so gesicherter mögliche Interventionen im Praktikum an eben jenen Konstrukten ansetzen.Bezogen auf die fachdidaktische Forschung lässt sich schlussfolgern, dass die PraQ-Skalen inhaltlich umfassend und strukturell adäquat ihre betreffenden Konstrukte messen, was sie bereits als Messinstrument auch für andere Kontexte, in denen die enthaltenen Konstrukte Relevanz besitzen, nutzbar macht
Erkenntnistheoretische Parallelen zwischen Schulphysik und –mathematik. Vergleichende Beschreibung im Rahmen des Konzepts empirischer Theorien.
Get PDFSchulmathematik beschreibt in weiten Teilen physikalische Referenzobjekte (Anschauungsmittel, Anwendungskontexte, etc.) und auch schulmathematisches Argumentieren ist oft ausgerichtet an empirischer Überprüfbarkeit. Die Entwicklung von Schulmathematik in empirischen Theorien ermöglicht Diskussionspunkte mit der Physikdidaktik. Der Vortrag eröffnet einen vergleichenden Blick auf die Wissensentwicklung in beiden Schulfächern
Interaktives Lernmaterial als Brücke zwischen Unterricht und außerschulischem Lernort - Eine Erprobung von tet.folio -
Get PDFDer Gebrauch von mobilen Endgeräten erlangt bei Jugendlichen im Alltag einen immer größer werdenden Stellenwert. Im Physikunterricht werden sie bisher in der Regel aber nur punktuell eingesetzt, wobei der Fokus hierbei meist auf den verbauten Sensoren liegt. Eine Möglichkeit zur intensiveren und fortwährenden Unterrichtseinbindung mobiler Endgeräte liegt in der Nutzung von digitalen, interaktiven Lernmaterialen, wodurch sie auch eine zentrale Rolle im Unterricht einnehmen würden. Die Freie Universität Berlin entwickelt mit dem Technology Enhanced Textbook - Projekt (TET) die online-Plattform tet.folio, auf der sich Lernmaterialien gestalten und verteilen, durch Schülerinnen und Schüler bearbeiten und jederzeit wieder abrufen lassen. Der Vorteil von interaktiven Lernmaterialien besteht in der Möglichkeit verschiedene Inhalte - von Video- und Audio-Dateien, über Interaktive Bildschirmexperimente und Applets bis zu Lückentexten, Multiple-Choice-Tests mit Feedback usw. - zu integrieren.Zur Vorbereitung auf einen Besuch der interaktiven Wissenschaftsausstellung Touch Science an der Universität Würzburg soll tet.folio zum Einsatz kommen. Im Zuge dessen wurde zum Themengebiet der Elektrokardiographie interaktives Lernmaterial erstellt, das die fachlichen Grundlagen für Schülerinnen und Schüler schaffen soll. Insbesondere soll hier ein interaktives Bildschirmexperiment hervorgehoben werden, in dem der Nutzer durch Drehen eines Bildschirmbereichs eine physikalische Größe ändern und deren Auswirkungen beobachten kann
Simulationsbasiertes virtuelles Labor zur Einübung des Begriffssystems der Rotationsbewegung
Get PDFEinführend zur Kinematik und Dynamik von Massenpunkten stehen üblicherweise die gleichförmig-geradlinige und die gleichförmig-beschleunigte Bewegung, deren Gesetze an der Luftkissenbahn demonstriert werden. Erfahrungsgemäß stellt es für viele Studierenden eine gewisse Hürde dar, sobald der thematische Übergang von derTranslation zur Rotation vollzogen wird. Zwar herrscht zwischen beidenletzteren eine weitgehende Analogie, doch besitzen die Größen derKreisbewegung, ihr innewohnender Vektorcharakter oder die Definitiondes Trägheitsmomentes eine andere Qualität.Um die Studierenden bei der Weiterentwicklung und Anwendung ihres Begriffssystems zu unterstützen, wählen wir einen simulationsbasiertenAnsatz mit einem virtuell abgebildeten Grundlagenversuch zur Rotationsbewegung. Dank den frei einstellbaren Parametern und dengenerierten Messwerten eröffnet sich dem Lernenden ein Spielfeld anExperimentiermöglichkeiten, um die relevanten Beschreibungsgrößen und deren Zusammenhänge zu untersuchen. Neben diesem explorativen Zugang begleiten konkrete Anweisungen zur Versuchsdurchführungsowie interaktive Hilfestellungen den Lernprozess. Die Simulation selbst ist als Teil eines flexiblen Baustein-Konzeptes in eine umfangreiche virtuelle Lernumgebung eingebettet
Physikdidaktische Interpretation des Gaußschen Algorithmus
Get PDFMit Hilfe der Geometrischen Algebra lässt sich eine an physikalischen und physikdidaktischen Setzungen orientierte moderne Lineare Algebra konstruieren, die auf der Frühjahrstagung der DPG 2015 in Wuppertal vorgestellt wurde. Diese moderne Lineare Algebra beruht auf einem konzeptuellen Gleichklang algebraischer und geometrischer Deutungen, wobei die Koeffizientenmatrix Linearer Gleichungssysteme durch Koeffizientenvektoren ersetzt wird. Die Lösung eines Linearen Gleichungssystems ergibt sich dann durch (Hyper-)Volumenvergleich der durch die Koeffizientenvektoren aufgespannten (Hyper-)Parallelepipede.Dieser physikdidaktisch motivierte Ansatz wird auf den Gaußschen Algorithmus zur Lösung Linearer Gleichungssysteme übertragen. Dabei wird den standardmäßig durchgeführten und oft nur rein algebraisch begründeten Zeilenmanipulationen des Gaußschen Algorithmus eine geometrische Deutung zur Seite gestellt, die den Zugang zum Gaußschen Algorithmus erleichtert und auf ein typisches Werkzeug physikalischer Modellierungen verweist: Der Gaußsche Algorithmus wird als Koordinatentransformation gedeutet.Im Beitrag wird dieser Zugang zum Gaußschen Algorithmus vorgestellt und mit Bezug auf Beispiele aus der Lehr- und Unterrichtspraxis im fachhochschulischen Rahmen diskutiert.
Analyse studentischer Lernprozesse zu Messunsicherheiten im Physikpraktikum
Get PDFDie häufig mangelhaften studentischen Präkonzepte zum Thema Messunsicherheiten können durch klassische Praktikumslehrgänge oft nicht in ausreichendem Maße verändert werden (Allie et al., 2001). Folglich ist eine Verbesserung oder Neukonzeption bestehender Praktika wünschenswert und notwendig, um adäquate Konzepte zu Messunsicherheiten effektiv vermitteln zu können. Für die Entwicklung wirksamerer Lernumgebungen ist jedoch ein vertieftes Verständnis über studentische Lernprozesse zum Thema Messunsicherheiten im Praktikumsalltag notwendig. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Studierenden bei der Versuchsberichterstellung außerhalb der Universität eine besonders umfassende und intensive Auseinandersetzung mit Messunsicherheiten erleben, wobei gleichzeitig eine realitätsnahe Untersuchung dieser Arbeitsphase in bisherigen Studien nie im Fokus stand.Im Vortrag wird ein Instrument vorgestellt, welches umfassend und zuverlässig die studentischen Datenauswertungsprozesse im Studienalltag mittels Smartpen und Screen Recorder Software dokumentiert. Die Eignung dieses Instruments zur Erfassung studentischer Lernprozesse zum Thema Messunsicherheiten wurde im Rahmen einer Pilotstudie im Physikpraktikum für Biologen (N = 18 Versuchsberichterstellungen, WS 2015/16) an der RWTH Aachen getestet, wozu erste Ergebnisse präsentiert werden
Testitems zur qualitativen Untersuchung der Ressourcen von Physiklehrkräften beim Bewerten schriftlicher Schülerleistungen in Physik
Get PDFDie Diagnostik schriftlicher Schülerleistungen ist ein wichtiger Teil der täglichen Arbeit von Physiklehrkräften. Wir hegen die begründete Vermutung, dass Physiklehrkräfte dabei ihre Urteile über fachliche und sprachliche Leistungen konfundieren. Wir wissen nicht, ob und ggf. wie sich die Bewertungen über fachliche und sprachliche Schülerleistungen beeinflussen. Zudem liegt keine belastbare empirische Evidenz darüber vor, auf welche Ressourcen Physiklehrkräfte beim Bewerten schriftlicher Schülerleistungen zurückgreifen. Diese Fragen stellen wir im Projekt „Fachliche und sprachliche Urteilskriterien von Physiklehrkräften“. In einer Vorstudie wurden zunächst 128 Schüler_innen Hamburger Gymnasien und Stadtteilschulen gebeten, eine Leistungsaufgabe aus der Akustik zu bearbeiten. Die Schülertexte wurden anschließend in ein Koordinatensystem eingeordnet, welches die Modell-Dimensionen fachliche und sprachliche Qualität aufspannt. Die Einordnung wurde über ein Codierverfahren und ein Expertenrating abgesichert. Hierdurch konnten vier kontrastierende Schülertexte identifiziert werden, die nun in einer Hauptstudie mit Physiklehrkräften als Think-Aloud-Aufgaben dienen. Dieser Artikel berichtet über das Design, die Instrumententwicklung und Ergebnisse der Vorstudie
Unterrichtsmaterial zum Thema UV-Strahlung
No full textIn unserem Alltag sind wir von Strahlung in vielfältiger Weise umgeben. In der Sekundarstufe wird an verschiedenen Stellen im Curriculum auf Strahlung eingegangen. Leider ist nur wenig gutes und fachdidaktisch erprobtes Unterrichtsmaterial für die Sekundarstufe vorhanden. In diesem Beitrag wird Unterrichtsmaterial für UV-Strahlung vorgestellt, welches in zwei Unterrichtsstunden zu bearbeiten ist. Dieses Material wurde in mehreren Design-Based-Research-Zyklen erstellt und verbessert. Dabei wurden verschiedene qualitative Methoden zur Evaluation der einzelnen Entwicklungsstufen verwendet. Das vorliegende Material stellt das vorläufige Endprodukt dar. Dieses Material ist einfach in den Regelunterricht zu implementieren und die Materialkosten wurden auf ein Minimum gesenkt. Es zeigten sich in der Erprobung eine einfache Anwendbarkeit im Regelunterricht und gute Verständlichkeit des Materials. Die Unterrichtseinheit ist Teil eines Unterrichtsganges zum Thema Strahlung, welcher derzeit an der Universität Wien entwickelt wird
Ein Unterrichtskonzept auf Basis des Elektronengasmodells
Get PDFDie Vorstellung vieler Schülerinnen und Schüler in der Sek. I von elektrischen Stromkreisen ist maßgeblich vom elektrischen Strombegriff geprägt, während die Spannung von vielen lediglich als Eigenschaft oder Bestandteil des Stroms wahrgenommen wird. Das Elektronengasmodell versucht den Schülern ein qualitatives Verständnis der Grundgrößen „Stromstärke“, „Widerstand“ und insbesondere der „Spannung“ zu vermitteln. Hierzu baut es auf den Erfolgen von Potenzialansätzen auf und setzt das elektrische Potenzial mit einem in Leitern herrschenden elektrischen Druck gleich. Aus didaktischer Sicht besteht die Hoffnung dabei darin, den elektrischen Druck mit dem intuitiven Luftdruckkonzept der Lernenden zu verknüpfen und die Spannung so als elektrischen Druckunterschied einzuführen. Aufbauend auf mit Hilfe von Akzeptanzbefragungen gewonnen Erkenntnissen wurde ein neues Unterrichtskonzept inklusive passender Unterrichtsmaterialien für die Sek. I entwickelt, bei dem die elektrische Spannung eine zentrale Rolle spielt und noch vor dem Stromstärke- oder Widerstandsbegriff als elektrischer Druckunterschied eingeführt wird. Im Folgenden sollen die Grundzüge dieses Unterrichtskonzepts dargelegt und dessen geplante Evaluation in der Schulpraxis vorgestellt werden.