PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Quantenoptische Experimente für den Hörsaal
Get PDFVerschränkung und Zufall sind faszinierende Merkmale der Quantenphysik. Für Praktika sind seit geraumer Zeit quantenoptische Experimentiersysteme kommerziell erhältlich.Durch technischeWeiterentwicklung haben wir ein modulares System konzipiert, das auch im Hörsaal und im Klassenzimmer eingesetzt werden kann. Eine einfache Bikonvexlinse bildet die Fluoreszenz des PDC Kristalls auf die Einzel-Photonen-Detektoren ab. Komponenten wie Glasfasern und zugehörige Fasereinkopplungen werden entbehrlich und der Aufbau dadurch weniger komplex.Das System besteht aus einer optischen Tischplatte (4590 cm, 20 kg) und einem Werkzeugkoffer (403021 cm, 9 kg), der alle weiteren optischen Komponenten wie Laser, Detektoren oder Spiegel enthält.Erste Erfahrungen mit Schülern zeigen, dass Aufbau und Justage eines Koinzidenzexperimentes ohneweiteres möglich ist
Physiklernen mit dem Internet. Erste Ergebnisse einer deskriptiven Studie.
Get PDFIm Vergleich zu den 90er Jahren nutzen Jugendliche das Internet täglich. Hat sich dadurch auch das außerschulische Physiklernen verändert? Lernen Schülerinnen und Schüler zu Hause mit dem Internet Physik, z. B. indem sie ihre Physikhausaufgaben damit bearbeiten?In einer deskriptiven Studie im Bundesland Baden-Württemberg wurden Schülerinnen und Schüler zu ihrer Internetnutzung beim Physiklernen mittels Fragebögen befragt. Die ersten Ergebnisse dieser Studie zum außerschulischen Physiklernen der Schülerinnen und Schüler, deuten auf eine nach wie vor zurückhaltende Verwendung des Internets beim Physiklernen hin
Codier- und Analyse-Schema für physikalische Abbildungen in Schulbüchern
Get PDFDie Untersuchungen der Qualität von Abbildungen in verschiedenen Schulbüchern, ergaben inte-ressante Ergebnisse bezüglich der verschiedenen Arten von Fehlerkategorien. Es wurde versucht ein Codier- und Analyse-Schema für diese Kategorien von Fehlern in physikalischen Abbildungen zu entwickeln. Berücksichtigt wurden neben den verschiedenen Fehlerklassen (Bildunterschrift, di-daktische Qualität, fachliche Richtigkeit, …) auch die Funktion und Einbettung der Bilder in den Text
Das „Reichshofer Experimentierdesign“ zur Entwicklung und Überprüfung des Einsatzes von iPad oder anderen Tablet-PC im Physikunterricht.
No full textIm Rahmen eines Design Based Research Projektes beleuchten wir zusammen mit Lehrern der Gesamtschule Reichshof und Studierenden eines Physikdidaktik-Seminars die Besonderheiten des Einsatzes von Tablet-PCs beim physikalischen Experimentieren und entwickeln und pilotieren ein nutzbares Designs und ein computergestütztes Bewertungsverfahren für den experimentellen und projektorientierten Unterricht. Dabei gehen wir im Rahmen eines Versuchs-/Kontrollgruppen Designs zweiteilig vor. Zuerst erarbeiten sich beide Gruppen Grundlagen aus den Bereichen "Auftrieb", "Stabilität", "Gravitation", "Geschwindigkeitsmessung" und "Bewegungsformen", indem sie Experimente an Stationen durchführen. Dabei nutzt die Versuchsgruppe iPads zur Messung und Dokumentation, während die Kontrollgruppe ihre Ergebnisse konventionell festhält. Der Lernzuwachs wird mit elektronischen Tests fortlaufen erhoben
DoInG - Informatisches Denken und Handeln in der Grundschule
Get PDFAnfang der 2000er Jahre machte das Schlagwort „Digital Natives“ [1] auch in populärwissenschaftlichen Artikeln die Runde. Die in diesem Begriff mitschwingende Implikation, dass die ‚Ureinwohner’ des digitalen Zeitalters über weitreichendere Kenntnisse der Computertechnik verfügen als Menschen, die sich in das Gebiet der Informatik erst später eingearbeitet haben, wird inzwischen kritisiert: Computertechnik wird von ‚Digital Natives’ zumeist nur genutzt, die dahinterliegenden informationstechnischen Abläufe werden aber in der Regel häufig nicht verstanden [2] und auch nicht hinterfragt. Nicht nur aus Gründen der wirtschaftlichen Wettbewerbsfähigkeit sollte sich dies ändern. Die Bemühungen um informatische Bildung in den entsprechenden Schulfächern scheinen dazu aber nicht auszureichen, und es gibt Hinweise darauf, dass die Begegnung mit Informatik erst in der Sekundarstufe für viele Schülerinnen und Schüler zu spät ansetzt. Von verschiedenen Seiten – sowohl aus wissenschaftlicher [3] als auch aus wirtschaftlicher [4] Perspektive – wird daher nun vermehrt gefordert, informatische Bildung bereits in den Grundschulunterricht zu implementieren. Dabei soll es neben der Nutzung von Computern vor allem um Interessenentwicklung und ein basales Verständnis der dahinterliegenden Prozesse gehen – ein Vorhaben, das in einigen anderen Ländern bereits umgesetzt wird [5].Im Gemeinschaftsprojekt ‚DoInG – Informatisches Denken und Handeln in der Grundschule’ des Arbeitsbereichs Sachunterricht, der Didaktik der Informatik, der Informatik und der Didaktik der Physik an der Freien Universität Berlin soll ein praxistaugliches Konzept entwickelt werden, das diesen Forderungen nachkommt. Der Beitrag stellt die dem Projekt zugrunde liegende theoretische und empirische Basis vor
Ko-WADiS – Kompetenzmodell der Erkenntnisgewinnung
Get PDFIm Projekt „Ko-WADiS“ (Kompetenzmodellierung und -erfassung zum Wissenschaftsverständnis über naturwissenschaftliche Arbeits- und Denkweisen bei Studierenden (Lehramt) in den drei naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik) soll ein Kompetenztest über naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung in den drei Fächern Biologie, Chemie und Physik entwickelt werden. Zu diesem Zweck wurde ein Kompetenzmodell adaptiert und Aufgaben für dieses Modell entwickelt, die zunächst im offenen Format konstruiert und anschließend bei Studierenden der beteiligten Fächer eingesetzt wurden. Aus den daraus erhaltenen Antworten wurden Multiple-Choice Items konstruiert. Nachdem diese mehrere Qualitätssicherungsschritte durchlaufen haben, werden sie erstmalig im Sommersemester 2013 an Studierenden pilotiert. Im Beitrag werden der Konstruktions- und Validierungsprozess der Items vorgestellt
tet.table – ein Konzept zur interaktiven, multicodalen Verknüpfung zwischen Animation und Experiment
Get PDFMit der Experimentierstation ”Dispersion am Prisma” für die Ausstellung im Berliner Science Center Spectrum demonstrieren wir im Rahmen des Projekts ”Technology Enhanced Textbook” (TET) die multicodale Verknüpfung zwischen digitalen Animationen und Experi-ment. Hierzu projizieren wir computergesteuerte Animationen mittels Beamer direkt auf den Experimentiertisch, auf dem mit Spiegeln und Prismen real experimentiert wird. Neu ist hier, dass die dazu genutzte Lichtquelle ein vom Beamer projizierter Lichtbalken ist, dessen Eigen-schaften vom Besucher veränderbar sind. Diese variable Lichtquelle lässt sich zur Darstellung des Phänomens der Dispersion nutzen und mit Animationselementen (Grafik, Text) verknüpfen. Neben didaktisch-methodischen Gestaltungsmitteln wie der Strukturierung bzw. Sequenzierung des Experimentablaufs ist vor allem auch die Möglichkeit interessant, parallel zum Experiment die Modellebene dynamisch zu visualisieren
Modellexperiment und experimentelle Untersuchung zur modernen mikroskopischen Theorie des Phänomens "Reibung"
Get PDFBei der Reibung (im speziellen der Gleitreibung) handelt es sich um ein aus dem Alltag bestens bekanntes Phänomen, welches jedoch lange Zeit auf der mikroskopischen Ebene kaum untersucht und verstanden wurde. Die ersten Modellvorstellungen zur Reibungsentstehung gehen auf Coulomb zurück, der die Reibungskraft auf die Verzahnung von Mikrorauigkeiten der aneinander berührenden Oberflächen zurückführte. Dieses Modell findet sich auch heute noch in zahlreichen Schulbüchern wieder, obgleich bereits eine einfache Überlegung zeigt, dass die "Verzahnung" alleine die Energiedissipation und damit die Gleitreibung nicht erklären kann!Das heutige Verständnis geht davon aus, dass die Umwandlung der Bewegungsenergie in Wärme vorrangig durch die Anregung von Schall, auf mikroskopischer Ebene von Schallquanten (Phononen) erfolgt (Tomlinson-Modell und Nachfolger [1]). Im Artikel wird ein Modellexperiment vorgestellt, mit dem diese Grundidee veranschaulicht und verschiedene daraus folgende Zusammenhänge experimentell untersucht werden können (insbes. zwischen Gleitreibungskraft und Schalldruck). Der Versuch fügt sich in eine Reihe zur Nutzung der experimentellen Möglichkeiten von Smartphones ein (z. B. [2], [3]); des Weiteren werden zur Durchführung des Experiments ausschließlich Alltagsmaterialien und –gegenstände benötigt. Es ergibt sich eine gute Bestätigung der vorgesagten Zusammenhänge
Unterstützung der Formelgenese mithilfe graphischer Überlagerung
Get PDFSchülerinnen und Schüler sollen beim zielgerichteten Experimentieren und Auswerten von Versuchen zur Ablenkung von Elektronen im E- bzw. B-Feld unterstützt werden. Dazu wurde eine browserbasierte Lernumgebung entwickelt. Diese erlaubt dem Nutzer u.a. die Steuerung einer Elektronenablenkröhre und zeigt das Bild der sich im realen Experiment ergebenden Elektronenflugbahn an. Direkt über dieses Bild kann ein Funktionsgraph gelegt werden, dessen Funktionsgleichung durch den Nutzer beliebig angepasst werden kann. Zusätzlich sind verschiedene Hilfen und Aufgaben in die Lernumgebung implementiert. Ziel ist es, die Funktionsgleichung der Elektronenflugbahn zu entwickeln.Eine Vorstudie mit Studenten zeigte, dass alle Probanden sowohl die Möglichkeit zur Steuerung des Experimentes als auch zur Eingabe von Funktionsgleichungen nutzten. Die Hilfen im Modellierungsprozess wurden hingegen wenig genutzt. Die Bearbeitung von Zuordnungs- und Auswahlaufgaben mittels Drag-and-Drop-Verfahrens wurde auch nach Fehlversuchen nicht abgebrochen, sondern bis zur korrekten Lösung fortgesetzt. Dies spricht für die Attraktivität solcher Aufgaben im computergestützten Unterricht