PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Optimierung des Drehspiegelexperiments zur Bestimmung der Lichtgeschwindigkeit
Get PDFDie Lichtgeschwindigkeit ist eine fundamentale Größe in der Physik, deren experimentelle Quantifizierung auch in der Schule nicht zu kurz kommen sollte. Leider ist mit dem schultypischen Aufbau der Drehspiegelmethode nach Foucault nur eine beschränkte Genauigkeit zu erreichen. Durch eine computerunterstützte Positionsbestimmung des Lichtsignals und durch Justage mit einem Laserentfernungsmessgerät senken wir den Fehler auf unter 1 Prozent, wobei die Frequenzschwankungen des Motors den größten Beitrag zum Fehler machen
Vielfältige Fachdidaktik
Get PDFFachdidaktikIn der Physikdidaktik gibt es viele Herausforderungen, z. B. Themen der modernen Physik für den Unterricht aufzubereiten oder die Gründe für Erfolg oder Abbruch im Physikstudium zu erforschen
Eine Reise in die Unendlichkeit und über die Unendlichkeit hinaus
Get PDFReisen in die Unendlichkeit unternehmen wir auf der Erde täglich: Im Paradoxon des Zenon benötigt Achilles unendlich viele Schritte, bis er die vor ihm laufende langsamere Schildkröte einholt. Und wir unternehmen sogar Reisen weit über die Unendlichkeit hinaus, wenn wir bei Bewegungsvorgängen Körper nicht nur einholen, sondern überholen. Denn wie viele Schritte hat Achilles zurückgelegt, nachdem er die Schildkröte hinter sich gelassen hat? Konzeptuell noch interessanter werden solche Fragestellungen, wenn sich Achilles beschleunigt bewegt und unendlich weit entfernte Objekte überholt.Mit dem folgenden Beitrag werden zwei Ziele verfolgt: Einerseits wird das Paradoxon des Zenon in einen speziell-relativistischen Kontext gestellt und analysiert. Zum zweiten aber ist klar, dass die konzeptuell-mathematische Beschreibung mit Hilfe von reellen Zahlen beim Übergang über das Unendliche hinaus versagt. Deshalb stellt dieser Beitrag auch ein Plädoyer dafür dar, die Mathematik der surrealen Zahlen auf konkrete physikalische Situationen zu übertragen, um ein Werkzeug zu erhalten, mit dem auch Unendliches und Größeres als unendlich sachangemessen beschrieben werden kann
Netzwerk Teilchenwelt – Jugendliche und Lehrkräfte erfahren aktuelle Forschung - Experimente mit kosmischen Teilchen -
Get PDFDas bundesweit agierende Netzwerk Teilchenwelt ist ein Netzwerk zur Förderung von Teilchenphysik in der Gesellschaft. Hierbei werden vor allem Jugendliche und Lehrkräfte angesprochen, die anhand zweier authentischer Projekte lernen können, wie (Astro-)Teilchenphysiker Erkenntnisse gewinnen. Neben den bereits etablierten Teilchenphysik Masterclasses, können die Zielgruppen im Cosmic Projekt mehr über die Messung von kosmischen Teilchen lernen. Im folgenden Beitrag werden neben dem Format des Projekts auch beide Experimente und mögliche Messungen detaillierter vorgestellt. Weiterhin wird auf die Evaluation der Wirksamkeit der Veranstaltungen eingegangen. Hierbei soll untersucht werden inwiefern eine physikbezogene Interessensteigerung durch das Cosmic Projekt hervorgerufen werden kann. Ebenfalls soll ein Vergleich zwischen den Durchführungen in außerschulischen Lernorten und dem Lernort Schule gezogen werden.
Sehen statt hören? Was uns Schallbilder sagen können
Get PDFBilder spielen in der Wissenskommunikation der Naturwissenschaften eine wichtige Rolle, finden in der Didaktik bisher jedoch wenig Beachtung. Das überrascht, denn schließlich werden wir tagtäglich mit hochkomplexen Bildern aus der Forschung konfrontiert, die – auch wenn sie den Anschein erwecken – aus dem Alltagskontext heraus nicht verstanden werden können. So kommt ihnen oft nur eine illustrative bzw. eine Blickfang-Funktion zu. Am Beispiel von Schallbildern wird auf einige Schwierigkeiten der Entstehung, Funktion und Deutung der Bilder eingegangen und ihr konstruierter Charakter herausgearbeitet
Verbrennungsmotoren und Carnotscher Wirkungsgrad - Ein gängiges Missverständnis
Get PDFDer Wirkungsgrad von Wärmekraftmaschinen kann nicht höher sein als der Carnot‘sche Wir-kungsgrad. So oder so ähnlich ist es in allen Physikbüchern zu lesen. Dabei werden fast immer Verbrennungsmotoren implizit oder auch explizit zu solchen Wärmekraftmaschinen dazugezählt. Tatsächlich ist der Carnot´sche Wirkungsgrad für Verbrennungsmotoren (bei denen die Wärme durch Verbrennung im Zyklus entsteht) vollkommen irrelevant. Dies liegt daran, dass die Entro-piebilanz durch Materieströme in und aus der Maschine dominiert wird und meistens auch ohne Abwärme schon positiv ist. Im Gedankenexperiment wird ein Verbrennungsmotor mit idealem Wirkungsgrad eins vorgestellt. Im Unterricht ist also zu unterscheiden zwischen echten Wärme-kraftmaschinen, die mit der Umgebung nur Wärme und Arbeit austauschen (z.B. Dampfturbine, Stirling-Motor) und Verbrennungsmotoren. Der Wirkungsgrad realer Verbrennungsmotoren ist durch den konkreten Prozess begrenzt, nicht durch den zweiten Hauptsatz
Netzwerk Teilchenwelt - Jugendliche und Lehrkräfte erfahren aktuelle Forschung in der Teilchenphysik
Get PDFDie Förderung des Interesses von Jugendlichen an physikalischen Themen ist ein zentrales Ziel außerschulischer Lernorte. Wichtige Aspekte hierbei sind die Methoden und modernen Arbeitsweisen von PhysikerInnen. Das bundesweite „Netzwerk Teilchenwelt“ ermöglicht Jugendlichen und Lehrkräften, den Forschungsprozess in der Teilchenphysik möglichst authentisch zu erleben. In dem Beitrag wird das Programm vorgestellt, das verschiedene Vertiefungsebenen von der Teilnahme am Basisprogramm bis hin zu einem Besuch des CERN und eigenen Forschungsprojekten anbietet. Die Teilchenphysik-Masterclasses im Basisprogramm bilden das Herzstück dieses Netzwerkes. Es wird ein Einblick in die speziell für die Masterclasses entwickelte Lernumgebung gegeben, die Messungen mit realen Daten des Large Hadron Collider am CERN beinhalten. Die Masterclasses werden derzeit zur interessenfördernden Wirkung auf Jugendliche in einer wissenschaftlichen Evaluation untersucht. Erste Erkenntnisse aus der Piloterprobung der Fragebögen in Bezug zu dem Veranstaltungsformat der „International Masterclasses“ werden vorgestellt
Überzeugungen zum Unterrichtsfach und zur Wissenschaft Physik - Ein Skalenvergleich
Get PDFIn der Lehrerbildungsforschung zur professionellen Kompetenz [1] von Physiklehrkräften wurden in den letzten Jahren wichtige Erkenntnisse über die Wirkzusammenhänge von Lerngelegenheiten auf die Kom-petenz der Lehrkräfte bis hin zu deren Unterricht und dessen Auswirkungen gewonnen. Um die Erkennt-nisse bisheriger Studien zu Überzeugungen von Lehrkräften [2,3,4,5] vergleichbar zu machen, wird ein „Basismodell der Überzeugungsskalen“, bestehend aus den vier Skalen „Wissenschaftsverständnis“; „Konstruktivistisches Lehr- und Lernverständnis“; „Rezeptartiges Lehr- und Lernverständnis“ und „Stellenwert der Wissenschaft“ entwickelt und mit einem Pilotstudien-Datensatz von 179 Studierenden überprüft. Bis auf die Skala „Stellenwert der Wissenschaft“ können alle Skalen durch ein Raschmodell re-liabel und mit guten Modellfits der Items konstruiert werden. Es ist geplant, das Basismodell, in gekürzter Form, mit den Datensätzen der Hauptstudien - den schulformübergreifenden Frankfurter Erhebungen der Physikreferendare in Baden Württemberg, Bremen, Hamburg, Hessen und Niedersachsen mit 400 Refe-rendaren – zu überprüfen. Das Basismodell der Überzeugungsskalen macht den Vergleich existierender und künftiger Forschungsergebnisse zu Überzeugungen zur Wissenschaft und zum Lehren und Lernen von Physik möglich
Ko-WADiS - Wohin geht es?
Get PDFIm Zuge der Bolognareform wurden viele Studiengänge an deutschen Hochschulen kompetenzorientiert ausgerichtet. Während sich ein Großteil der fachdidaktischen Forschung bislang auf die Kompetenzmessung im Schulbereich konzentrierte, blieb dieser Bereich für die Hochschule weitestgehend unbearbeitet. Das durch das BMBF geförderte Forschungsprogramm „Kompetenzen im Hochschulsektor“ zielt darauf ab Projekte zu initiieren, die diese Lücke schließen. Das Projekt Ko-WADiS ist in diesem Programm angesiedelt und will ein Kompetenzstrukturmodell für den Bereich Erkenntnisgewinnung bei Lehramtsstudierenden in den drei naturwissenschaftlichen Fächern Biologie, Chemie und Physik entwickeln und evaluieren. Zu diesem Zweck werden Testaufgaben entwickelt und an Studierenden der beteiligten Fächer im Längsschnitt eingesetzt. Zentrale Fragestellungen umfassen die Struktur und Entwicklung der Erkenntnisgewinnungskompetenz bei Lehramtsstudierenden. In diesem Beitrag werden der theoretische Hintergrund, das methodische Vorgehen sowie der aktuelle Stand des Projekts vorgestellt
Was hat die Blende im Fotoapparat verloren? - Vorschläge zur Behandlung der Schärfentiefe im Physikunterricht
Get PDFDie Linsengleichung der geometrischen Optik besagt, dass das Bild bei einer gegebenen Brenn-weite und Gegenstandsweite an genau einer Stelle scharf abgebildet wird, was experimentell nach-gewiesen werden kann. Demgegenüber steht die Alltagserfahrung, dass auf einem Foto Objekte scharf zu erkennen sind, die unterschiedlich weit von der Linse entfernt waren. Dieser Beitrag behandelt mögliche Zugänge für den Physikunterricht, die es erleichtern sollen die-sen Konflikt aufzulösen. Dafür wird die Blende als wichtiger Einflussfaktor für die Schärfentiefe eingeführt. Die Abhängigkeit der Schärfentiefe von der Blendenöffnung, der Brennweite und der Gegenstandsweite wird mathematisch hergeleitet sowie durch eine GeoGebra-Simulationen [1] und geeignete Experimente für Schülerinnen und Schüler erfahrbar gemacht. Die so erarbeiteten Erkenntnisse können beim Fotografieren mit einer Digitalkamera bestätigt und für eine individuel-le Bildgestaltung genutzt werden