PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Netzwerk Teilchenwelt - Kontextmaterialien zur Teilchenphysik
Get PDFIm Rahmen vom Netzwerk Teilchenwelt [1] werden Materialien zum Thema Teilchenphysik entwickelt. Diese sollen Lehrkräfte und Betreuer von Masterclasses dabei unterstützen, Teilchenphysik als modernes Forschungsgebiet verständlich und motivierend zu vermitteln.Im Artikel werden verschiedene Materialien vorgestellt, unter anderem Elementarteilchen-Steckbriefe und eine Bauanleitung für eine einfache Nebelkammer
Schüler entdecken die Einstein-Geometrie mit dem Beschleunigungssensor
Get PDFEs wird eine innovative und besonders einfache sowie konkrete Einführung der Schwarzschildmetrik vorgestellt. Das Grundprinzip ist die Separation des vierdimensionalen Problems in vier einzelne Dimensionen. Diese Trennung der Dimensionen ist möglich, weil ein Zentralkraftproblem vorliegt, somit Isotropie besteht und entsprechend die nicht diagonalen Elemente des metrischen Tensors null sind. Auch ist für die Trennung der Dimensionen entscheidend, dass die Geometrie-Dynamik ausgehend von der newtonschen Gravitationstheorie durch Regression entwickelt werden kann und somit die Einstein-Gleichung nicht eingeführt werden muss. Die vorgestellte Lösung der Schwarzschildmetrik wird auch dadurch so einfach, dass eine lineare Regression die exakte Metrik ergibt. Ich präsentiere auch Erfahrungen der Erprobung des Konzepts mit einer Lerngruppe aus Schülerinnen und Schülern der Klassenstufen 10-12. Weiter wird gezeigt, wie man aus der Lösung der Schwarzschildmetrik in elementarer Weise die exakten Gleichungen zur Bahnbewegung, zu Gravitationswellen und zu durch Rotation entstehende Metriken entwickeln und diese anhand empirischer Beobachtungen bestätigen kann. Diese Thematik ist für die Schule interessant, weil die Erfahrung zeigt, dass sich immer viele Schülerinnen und Schüler für die geheimnisvolle Relativitätstheorie interessieren, weil das räumliche Denken geschult wird und weil die PISA-Testergebnisse zeigen, dass die deutsche Schule im Bereich der Begabtenförderung durchaus noch Nachholbedarf hat. Der vorgestellte Zugang entwickelt anschlussfähige Kompetenzen, indem er einen einfachen Zugang zur Einsteingleichung eröffnet
Thomsonscher Ringversuch mit berührungssicherer Spannung
Get PDFDer Thomsonsche Ringversuch wird gern zur Veranschaulichung der Regel von Lenz durchgeführt, und zwar mit lebensgefährlicher Netz- bzw. Hochspannung, um imposante Abschusshöhen zu erreichen. Da es nur auf die zeitliche Änderung der Magnetisierung des Transformatorkerns ankommt, haben wir das Experiment für berührungssichere Spannung mit großer Stromstärke optimiert.Mit einem Elektrolytkondensator, der über einen Thyristor geschaltet wird, liegt die maximale Stromstärke in der Spule bei 25,8kA. Mit 15V Kondensatorspannung erreichten wir die Decke in 2,6m Höhe, bei 60V fliegt der Ring bis zu 11 Meter hoch
Vorkurse auf dem Prüfstand - Mathematischer Kompetenzerwerb im GHR Lehramts Physik Studium
Get PDFIn der Ausbildung von Physiklehrkräften wird ein Grundrepertoire von mathematischen Kenntnissen vorausgesetzt, welches aber nicht explizit Inhalt des eigentlichen Physik Studiums ist. Studierende äußern oft mangelndes Verständnis für die mathematische Art der Problembetrachtung, die nicht selten als letzte Konsequenz zum Studienabbruch führt. Zur Überbrückung zwischen Schul- und Hochschulmathematik werden an vielen Universitäten spezielle Vorkurse angeboten, welche den Einstieg in die ersten Semester vereinfachen sollen. Im Herbst 2011 wurde an der Universität Flensburg ein solcher Vorkurs durchgeführt und flankierend zu einer aktuellen Studie im Bereich Chemie analysiert. Der fünftägige Kurs thematisierte zentrale mathematische Methoden der Analysis und Algebra, die im Curriculum bei mechanischen, elektro- und thermodynamischen Fragestellungen benötigt werden. Evaluiert wurde in einem Prä-Post-FollowUp Design mit Kontrollgruppe durch einen Fragebogen. Der ordinale Vergleich der erreichten Punktzahlen zeigte im zeitlichen Vergleich keinen signifikanten Unterschied
Science Center im Spannungsfeld zwischen Wissensvermittlung und Freizeitspaß
Get PDFAußerschulische Bildungseinrichtungen wollen oftmals Lernumgebung bieten, in welchen das selbständige Experimentieren der Lernenden im Vordergrund steht. Ein Vertreter dieser Richtung sind Science Center. Die Grundidee eines solchen ist es, naturwissenschaftliche Inhalte spielerisch erlebbar zu machen. Auf anschauliche Weise sollen naturwissenschaftliche Phänomene Jung und Alt näher gebracht werden. Die Besucher sollen selbstständig an den unterschiedlichsten Exponaten experimentieren und so Interesse und Neugier an den Naturwissenschaften entwickeln. Wichtig ist hierbei, dass die Exponate leicht zu bedienen und auch verständlich, also möglichst eigenerklärend, sind. In dieser Studie wurden in mehreren Science Centern im deutschsprachigen Raum Besuchereinschätzungen mit Fragebögen und Interviews erhoben um herauszufinden, wie Exponatdesign und Textkonzept auf die Besucher wirken, ob und inwieweit die Begleittexte gelesen werden und zum Verständnis der Phänomene beitragen, und was sich Besucher von ihrem Aufenthalt in einem Science Center erhoffen. Die so gewonnenen Erkenntnisse sollen in die Konzeption eines Exponates für die Lehr-Lern-Labore des Didaktikzentrums M!ND der Universität Würzburg einfließen
Aufgabenformate und Kontextorientierung beim Physiklernen mit Sensoren
Get PDFIn einer Interventionsstudie wurden Auswirkungen verschieden kodierter Übungsaufgaben auf dasLernen im Physikunterricht und die Eignung authentischer Anwendungskontexte aus der Sensorikals Lernanker untersucht. An der Studie nahmen 170 Schülerinnen und Schüler aus drei Realschulenin Baden-Württemberg teil. Ein 3x2 faktorielles Design mit den beiden Faktoren ‚Aufgabenformat‘(bild- oder textbasiert oder gemixt) und ‚Lernanker‘ (authentische Anwendung des Sensorsoder kein Anwendungsbezug) wurde realisiert. Für die Analyse wurden zu drei Messzeitpunktenunter anderem der Erwerb deklarativen Wissens, die Transferleistung, die Motivation sowiedie Einschätzung der Authentizität, der kognitiven Aktivierung und der inhaltlichen Relevanz erfasst.Das Aufgabenformat erwies sich im Rahmen einer MANOVA als ein statistisch signifikanterund in seiner Größe bedeutungsvoller Einflussfaktor auf den Erwerb deklarativen Wissens.Gleichzeit konnte beispielhaft für den Anwendungskontext „Raumluftqualität im Klassenzimmer“gezeigt werden, dass sich authentische Anwendungskontexte aus der Sensorik als Lernanker eignen.Die Ergebnisse der multivarianten Tests zeigten signifikante Effekte mittlerer Größe auf dieTransferleistung und die Motivation
Schüler beobachten den Urknall mit einem C11-Teleskop
Get PDFSchülerinnen und Schüler der Klassenstufen 6-12 haben den Urknall mit einem Teleskop vom Typ C11 selbstständig beobachtet. Zudem haben sie ihre Ergebnisse ausgewertet, gedeutet und die zugehörigen Theorien hergeleitet. Weiterhin haben sie mit dem Physiknobelpreis 2011 ausgezeichnete Beobachtungen von Galaxien mit Rotverschiebungen Δλ/λ über 0,2 ausgewertet und quantitative Schlussfolgerungen über die kosmologische Raumkrümmung, die Materiedichte und die Dichte der dunklen Energie hergeleitet. Auch haben sie das Projekt mehrfach öffentlich präsentiert. Ferner haben Viertklässler die Beobachtungen in sehr vereinfachter Form ausgewertet. Hier berichte ich über die Erfahrungen aus diesem Projekt, die sich gut auf andere Lerngruppen übertragen lassen
Physik für Mädchen und Jungen? - Betrachtung des Genderaspekts in Physikschulbüchern
Get PDFIm gesellschaftlichen Diskurs sind die Probleme des Nachwuchsmangels in den Naturwissenschaf-ten seit vielen Jahren Thema. Die Mädchen sind als Zielgruppe in den Fokus geraten, um dem Mangel entgegenzuwirken. Doch Willenserklärungen allein helfen nicht aus der Misere. Hierfür sind Veränderungen in der Schule von Nöten.Interesse und Motivation sind lerntheoretisch elementare Aspekte, die zu erfolgreichem Wissens-zuwachs und zu nachhaltiger Schwerpunktsetzung führen. Wie aber werden in deutschen Physik-büchern die Lebenswelten und Interessen beider Geschlechter berücksichtigt? Findet hier eine ausgewogene Ansprache und Identifizierung für alle statt? Oder ist die Aussage: „Insbesondere ist der Physikunterricht männlich und westlich-weiß“ [1] auch für die Schulbücher gültig? Um zu überprüfen, ob dies in Physikbüchern der Fall ist, wurden sieben Schulbücher einer Reihe über ihre zeitliche Entwicklung (von 1957 bis 2010) untersucht
Mathematikkompetenz beim Lösen von Physikaufgaben
Get PDFMathematik wird häufig als die Sprache der Physik bzw. der Natur bezeichnet. Feynman ging sogar so weit, dass die Mathematik die einzige Sprache für die Physik sei und wer etwas über die Physik lernen möchte, müsse sich der Mathematik bedienen. Dies spiegeln auch die Einheitlichen Prüfungsordnungen für das Abitur in Physik, in denen ein erhöhter Grad an Mathematisierung verlangt wird, wieder. Oft müssen Lehrpersonen jedoch feststellen, dass das mathematische Vokabular der Schülerinnen und Schüler entweder nur schwerfällig bei Physikaufgaben angewendet wird oder, es im Mathematikunterricht noch nicht speziell thematisiert wurde. Auch die aus der Sicht der Physik notwendige Mathematikkompetenz, die nach Weinert neben dem Wissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten auch motivational, soziale und volitionale Bereitschaften umfasst, scheint durch die Mathematik nur eingeschränkt vermittelt zu werden und bereitet daher scheinbar unüberwindbare Probleme im Fach Physik. Hieraus ergeben sich die Fragen, welche mathematischen Vokabeln bzw. In-halte sowie welche mathematischen Kompetenzen für den Physikunterricht in der Sekundarstufe II not-wendig sind? Aufbauend auf dem mathematischen Modellierungskreislaufs und dem Grundvorstellungs-konzepts nach vom Hofe wird ein Modell mathematischer Kompetenz in der Physik diskutiert und ein Design zur Evaluation vorgestellt
Lehr-Lern-Labor Biophysik – Experimentieren im M!ND-Center Würzburg
Get PDFDie Konzeption von Lehr-Lern-Laboren L3 und die Betreuung von experimentierenden Schülerinnen und Schülern im Didaktikzentrum M!ND ist verpflichtender Bestandteil des Lehramtsstudiums an der Universität Würzburg. Der Beitrag informiert über das Konzept des M!ND-Centers und beschreibt die Experimentierstation des L3 Biophysik zum Themenbereich Signalleitung in Nervenzellen, welche im Wintersemester 2011/12 in der Lehrveranstaltung L3-Seminar mit Studierenden entwickelt wurde