PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Anwendungspotential von leitfähiger Tinte für ausdruckbare Schaltkreise im Physikunterricht
Get PDFDer folgende Artikel stellt eine neuartige Methode vor, elektrische Schaltkreise für den Schulunterricht selber herzustellen. Mit einer auf Silber-Nanopartikeln basierenden Tinte und einem handelsüblichen Tintenstrahldrucker lassen sich Schaltkreise direkt auf Papier drucken. Neben den notwendigen Komponenten zur Realisierung des leitfähigen Drucks werden verschiedene Anwendungsmöglichkeiten für den Physikunterricht vorgestellt. Dazu zählen Experimente zur Fließvorstellung des elektrischen Stroms, sowie zur Kapazität. Als praktische Anwendungsmöglichkeit wird ein selbstgedruckter Füllstandsensors vorgestellt
Digitale Medien in der Inklusion.
Get PDFIm Rahmen eines Pilotprojektes zum Einsatz von iBooks im inklusiven Unterricht wurde ein iBook zum Thema „Optische Instrumente“ gestaltet und im Februar 2015 an der inklusiven Gesamtschule Köln Mülheim in drei Klassen der Jahrgangsstufe 7 erprobt. Inhalte des iBooks waren fachliche Informationen zu Linsen und optischen Geräten, wie dem menschlichen Auge. Erhoben wurden ein Schülerfeedback mit Fragen zu der Arbeit mit dem iBook und ein Pre- und ein Posttest mit theoretischen und experimentellen Fragen.
Differenzierte Lernwege im computerbasierten Experiment
Get PDFExperimente stehen häufig im Zentrum des Physikunterrichtes. Jedoch wird ihr konkreter Einsatz und ihre spezifische Verwendung von einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, beispielsweise von den expliziten Lern- und Lehrzielen. Beschränkt wird die Nutzung als Schülerexperiment hierbei häufig durch die Verfügbarkeit von Geräten und die Sicherheitsbestimmungen. Computerbasierte Experimente haben diese Einschränkung in der Regel nicht, können aber ebenso auf bestimmte Lernziele abgestimmt werden. Des Weiteren können solche Experimente eine große Zahl an Nutzern erreichen, wenn sie über das Internet frei zugänglich gemacht werden.In einer browserbasierten Lernumgebung wurden zwei typische Herangehensweisen an ein Experiment zur Ablenkung von Elektronen im E-Feld eines Plattenkondensators umgesetzt. Zum einen ein mathematisch-theoretischer Weg, zum anderen ein induktiv-experimenteller Weg. In einer Vergleichsstudie mit 80 Schülerinnen und Schülern wurden die beiden Lernwege gegenübergestellt. Dabei wurden u.a. der Erfolg beim Hypothesenprüfen, die Interaktionen mit dem Experiment und der Erfolg beim Generieren der mathematischen Beschreibung aufgezeichnet. Erste Zwischenergebnisse liegen vor: Es zeigte sich, dass die Experimentiermöglichkeiten intensiv genutzt wurden. Weiter wurde im Post-Test deutlich, dass der mathematisch-theoretische Weg zu vertieftem Wissen über die wirkenden Kräfte führt und den Nutzern die Methode des Eliminierens der Zeitabhängigkeit näher bringt. Beim Memorieren der Bahngleichung führten beide Wege zu einem ähnlich guten Ergebnis
Funktionale Aspekte des Experiments - Die Sicht der Lehrkraft
Get PDFDas Experiment ist eine zentrale Methode des Physikunterrichts. Ihm wird von Lehrkräften eine Vielzahl von möglichen Funktionen zugeschrieben. Ebenfalls lassen sich normativ viele Ziele zu Experimenten formulieren. Aus wissenschaftlicher Sicht stellt sich die Frage, welche Funktionen Experimente im Unterricht des Schulalltags tatsächlich einnehmen. Frühere Studien geben Hinweise darauf, dass das Ziel für Lehrpersonen vordergründig im Darstellen von Phänomen liegt (Abrahams, 2008). Im Rahmen der Studie "Einsatz von Experimenten im Physikunterricht" (Karaböcek & Erb, 2013) wird die Fragestellung nach dem Einsatzzweck von Experimenten in der Unterrichtsrealität aufgegriffen. Zur Untersuchung wurde eine Stichprobe von ca. 100 Lehrkräften gebeten, die im Unterricht durchgeführten Experimente in einem Fragebogen zu dokumentieren. Dabei wurden zum einen fachliche Informationen über das durchgeführte Experiment und dessen Durchführungsform erhoben. Zum anderen wurden die Ziele erfragt, die Lehrkräfte mit den Experimenten in konkreten Unterrichtssituationen verbinden. Die erste Auswertung zeigt, dass normativ festgelegte Zielkategorien in der Unterrichtspraxis Lehrkräfte wiederzufinden sind
Problemtypenbasierte Modellierung und Messung experimenteller Kompetenzen
Get PDFIm Rahmen der Entwicklung nationaler Bildungsstandards wurde in der Schweiz 2008 ein interdisziplinärer, auf der Unterscheidung von Teilprozessen aufbauender large-scale-Experimentiertest bei 807 Schülerinnen und Schülern der Jahrgangsstufen 6 und 9 durchgeführt (Projekt HarmoS). Eine Analyse der Testvalidität zeigte betreffend Itemabhängigkeiten, kompetenzirrelevanten Anforderungen, Generalisierbarkeit und Interpretierbarkeit der Experimentieraufgaben beeinträchtigende Mängel auf. Im derzeit laufenden Folgeprojekt ExKoNawi (Experimentelle Kompetenzen in den Naturwissenschaften) wird versucht, diese Validitätsprobleme mit einer problemtypenbasierten Kompetenzmodellierung in zufriedenstellender Weise zu lösen. Dabei werden hands-on Aktivitäten in den Fächern Biologie, Chemie und Physik als fächerübergreifende experimentelle Problemtypen wie «Beschreibung qualitativer Beobachtungen», «Messung quantitativer Grössen», «Durchführung experimenteller Vergleiche» und «Untersuchung korrelativer Zusammenhänge» modelliert. 2012/13 wurden Pilottests mit insgesamt 12 Aufgaben bei rund 450 Schülerinnen und Schülern der Jahrgangsstufen 7 bis 9 validiert. Die Auswertung eines Teiltests mit Untersuchungs- und Vergleichsaufgaben belegt, dass mit einer problemtypenbasierten Kompetenzmodellierung ein interdisziplinäres Messinstrument mit guten Item-Fitwerten entwickelt werden kann, das auf tiefem Leistungsniveau signifikante und interpretierbare Leistungsdifferenzen misst. Dabei konnten im Vergleich zum HarmoS-Experimentiertest in allen vier die Validität beeinflussenden Aufgabenaspekten (Itemabhängigkeit, kompetenzirrelevante Anforderungen, Generalisierbarkeit, Interpretierbarkeit) Verbesserungen erzielt werden. Trotz positiver Resultate bleibt die Sicherstellung einer ausreichend hoher Testreliabilität im Hinblick auf die geplante Modellvalidierung die vordringlichste Aufgabe des Projekts ExKoNawi
Professionalisierung durch Praxisbezug im Lehr-Lern-Labor
Get PDFBei der Ausbildung angehender Physiklehrerinnen und -lehrer an der Universität Würzburg wurde mittels der Lehr-Lern-Labor-Seminare eine zusätzliche Praxisphase in das Studiumintegriert. Das Seminar unterteilt sich in zwei Phasen. Dabei konzipieren die Studierenden zu Anfang Experimentier-umgebungen zu einem vorgegebenen Thema, die dann mit mehreren Schulklassen durchgeführt und im Anschluss an jede Durchführung mit Dozenten und Kommilitonen reflektiert werden. Das Seminar bietet den Studierenden dadurch die Möglichkeit, neben den für den Unterricht bedeutenden physikdidaktischen Kompetenzen, wie beispielsweise Elementarisieren und Experimentieren, ihre Diagnosekompetenz und verschiedene Vermittlungsstrategien in der Praxis zu schulen. Diephysikdidaktischen Kompetenzen sind ein wichtiger Teil des Professionswissens. Sie enthalten neben deklarativem Wissen zu einem großen Anteil auch prozedurales Wissen, was vor allem in Praxisphasen generiert werden kann. Es ist folglich zu erwarten, dass zusätzliche Praxisphasen im Studium den Erwerb physikdidaktischer Kompetenzen begünstigen. Im Rahmen des Projekts Professionalisierung durch Praxisbezug im Lehr-Lern-Labor soll in einer Querschnittstudie der Erwerb von physikdidaktischem Wissen und der Diagnosekompetenz durch das Seminar ermittelt werden
Experimentieren aus der Ferne: optische Spektrometrie über das Internet
Get PDFSeit Bohr die Beziehung zwischen optischen Spektren und der Struktur der Atomhülle entdeckt hat, ist die Spektrometrie eine bedeutende Anwendung in Physik und Chemie. Außerdem ist die Analyse von Spektren wichtig für die Betrachtung optischer Wellenphänomene und das Verständnis der Farbwahrnehmung. Schülerinnen und Schüler sollten die Möglichkeit haben, optische Spektren eigenständig zu untersuchen.Da aber Spektrometer teuer sind und für Energiemessungen eine aufwendige Kalibrierung nötig ist, haben wir ein über das Internet ferngesteuertes Experiment entwickelt. Sechs verschiedene Leuchtmittel können vom Emissionsspektrum bis hin zur spektralen Abstrahlcharakteristik untersucht werden.Der hier vorgestellte Versuch zur optischen Spektroskopie über das Internet eignet sich in Verbindung mit dem erstellten Arbeitsmaterial zur eigenständigen Erarbeitung des Einstiegs in die Atomphysik im Rahmen der Hausaufgaben in der neunten gymnasialen Jahrgangsstufe
Educational experimental setup based on laser beam scanners
Get PDFWe present a simple experimental setup based on two optical scanners to control a laser beam for a series of educational experiments. It was verified that this simple design, broadly used for spectacular laser-show presentations, can also significantly help the educational process for interested in physics undergraduate students mainly of art orientations, which might have a lower scientific or technological background. Comparison with an oscilloscope proved that the system accurately replicates the oscilloscope output (Lissajous figures), when two sinusoidal signals of various frequencies and phases are used as inputs. The Lissajous figures are demonstrated on the lab wall as a spectacular image that attracts the interest of the students to further study the underlying phenomena, without any need to educate them on complicated instruments such as oscilloscopes. The experiment awakens an additional motivation to study several issues related to laser radiation such as the scattering of the beam in the air, laser intensity and it is useful as an introductory experiment before presenting double-slit interference or direction of light experiments. Additionally, it can be used to measure the frequency of an unknown acoustic signal generated by a tuning fork, the phase difference between two signals and the wavelength and the velocity of sound
Ein neuartiger Zugang zur Implementierung historischer Geräte und Experimente im Unterricht
Get PDFIm Rahmen des Aufsatzes werden die Ergebnisse des Projektes Galilei, einer Initiative des Institutes für mathematische, naturwissenschaftliche und technische Bildung an der Universität Flensburg, vorgestellt. Im Fokus stehen dabei theoretische Begründungszusammenhänge der Projektarbeit, konzeptionelle Merkmale der Implementierung, die Ergebnisse der Evaluation und sich ergebende Weiterentwicklungsmöglichkeiten. Theoretisch wird dabei wesentlich auf das Konzept der Elementarerfahrungen (vgl. Fiesser 2005) und den Ansatz des historisch-genetischen Unterrichts (vgl. Pukies 1979) verwiesen. Zur Implementierung wird ein zweistufiges Vorgehen vorgeschlagen in dessen Kontext die Geräte zunächst gemeinsam mit den Schülerinnen und Schülern gebaut und sowohl theoretisch als auch historisch reflektiert wurden. Darauf aufbauend stehen die fertigen Geräte für den Regelunterricht der Sekundarstufe I zur Verfügung. Im Rahmen der Projektevaluation zeigten sich sowohl aus der Perspektive der Schülerinnen und Schüler als auch aus der Sicht der beteiligten Lehrkräfte weitgehend positive Ergebnisse. An einigen Stellen ergibt sich aber auch Modifikationsbedarf, der in folgenden Projektphasen umgesetzt werden soll. Weiterführende Ideen beziehen sich unter anderem auf das Konzept der narrativen Didaktik (vgl. Kubli 2002), welches einen konzeptionellen Rahmen zur theoretischen und historischen Reflexion der Geräte im Anschluss an deren Bau bieten kann
Analogien im Physikunterricht - Warum Analogien in der Physik mehr sind als nur allgemeine heuristische Prinzipien
Get PDFAnalogiebetrachtungen werden als allgemeine heuristische Prinzipien beim Vermitteln neuer Wissensinhalte gern genutzt. Nicht nur in der Physik, sondern auch in allen anderen Fächern können Schülerinnen und Schülern auf diese Weise die zu erschließenden Inhalte in Bezug zu bereits bekanntem Wissen setzen. Im vorliegenden Artikel wird erläutert, wie der physikspezifische Einsatz von Analogien aussehen sollte. Zwar ist bei der Verwendung von Analogien im Physikunterricht Vorsicht geboten, da diese nicht immer legitim sind, doch bietet die Fachsystematik der Physik den Analogiebetrachtungen eine besondere Chance: Das komplexe Theoriegebäude der Physik basiert auf einigen fundamentalen Prinzipien (Erhaltungsprinzip, Symmetrieprinzip, usw.). Einerseits lassen sich auf der Grundlage dieser Prinzipien Analogien gezielt im Physikunterricht einsetzen und andererseits können durch den Einsatz von Analogien die Prinzipien der Physik als integrierende Elemente und Problemlösewerkzeuge vermittelt werden