PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Usain Bolt, der schnellste Mensch der Welt – Entwicklung einer kontextstrukturierten Unterrichtseinheit
Get PDFDie Forderung kontextorientiert zu unterrichten stellt Lehrerinnen und Lehrer vor die Frage, was diese Art zu unterrichten ausmacht. Aufbauend auf einer literaturbasierten Analyse des breiten Spektrums bisher entwickelter Konzepte wird ein Modell synthetisiert, mit welchem kontextorientierter Physikunterricht differenziert beschrieben werden kann. Innerhalb dieses Spektrums wurde das Konstrukt der Kontextstrukturierung noch selten konsequent entwickelt und im Schulalltag erprobt. Als exemplarische Umsetzung wurde eine Einheit didaktisch rekonstruiert, in der die Weltrekorde von Usain Bolt Ausgangspunkt und Ziel physikalischer Untersuchungen darstellen. Im Zentrum des Artikels stehen die ersten Erfahrungen aus der konkreten praktischen Umsetzung. Als Ausblick wird diskutiert, wie diese Erfahrungen genutzt werden können, um Lehrerinnen und Lehrer bei der Planung und Durchführung solcher Vorhaben zu unterstützen
Schülerversuche zur Radioaktivität
Get PDFAtomphysik, Kernphysik und Radioaktivität sind weitgehend Bereiche, in denen einfache Schülerexperimente selten sind. Auch Strahlenschutzvorschriften schränken den aktiven Umgang mit radioaktiver Strahlung ein.Da ist es eine willkommene Hilfe, dass ein neu entwickeltes hoch empfindliches Nachweisgerät Schülerversuche ermöglicht, die im Unterricht zu fundamentalen Einsichten führen können und die es deshalb verdienen, hier vorgestellt zu werden. - Messung der Umgebungsstrahlung, zunächst wird die allgegenwärtige Strahlung im Klassenrum ermittelt, Erkundung der natürlichen Strahlung in der weiteren Umgebung, bei Steinen, Mauerwerk, Kunststoffen, Nahrungsmitteln, u.a.- Ablenkung der Strahlung durch magnetische Felder mit Hilfe von Permanentmagneten,- Absorption der Strahlung durch verschiedene Materialien in Abhängigkeit von der Schichtdicke und Bestimmung der Entferungsabhängigkeit.Die Versuche werden vorgestellt und die Ergebnisse ausgewertet.
Effektivität elektronischer Testaufgaben zur Vorbereitung auf experimentelle Übungen
Get PDFDas sehr heterogene physikalische Vorwissen der Studienanfänger erschwert die Planung und Ge- staltung der experimentellen Übungen. Um die Vorbereitung auf die experimentellen Übungen zu unterstützen, wurden elektronische Testaufgaben eingesetzt. Durch eine geeignete Wahl der Auf- gaben erhalten die Studierende Hinweise darüber, welche physikalischen Inhalte wichtig sind und gegebenenfalls nachgearbeitet werden müssen. Die Dozenten können die Testergebnisse der Stu- dierenden unmittelbar einsehen und adäquat darauf reagieren. In diesem Artikel soll eine Studie im Versuchs-Kontrollgruppen-Design vorgestellt werden, die den Effekt von webbasierten elektronischen Testaufgaben zur Vorbereitung auf experimentelle Übungen bei Studierenden des Lehramts Physik untersucht. Hierzu wurde bei vier Versuchen das experimentbezogene Fachwissen der Studierenden, die nur das Vorbereitungsskript erhalten haben, mit dem Fachwissen der Studierenden verglichen, die zusätzlich elektronische Testaufgaben mit Rückmeldefunktion bearbeitet haben. Die Vorbereitung mit dem webbasierten elektronischen Test- aufgaben erwies sich bei drei von vier Versuchen lernförderlicher als die „traditionelle“ Prakti- kumsvorbereitung (p>0,05; ω2>0.15)
Erneuerbare Energien - eine physikalische Betrachtung
Get PDFDer Begriff "erneuerbare Energien" wird in der Literatur sehr unterschiedlich definiert und mitunter werden nicht alle relevanten physikalischen Parameter berücksichtigt. Wir schlagen eine Definition vor, die auf physikalischen Fließgleichgewichten basiert. In den Energiereservoiren Kohle/Öl/Gas und Kernenergie ist die nutzbare Energie "gespeichert". Die Lebenszeiten dieser Energievorräte sind vom Verbrauch abhängig und können beschrieben werden mit: Verfügbare Energie = ΔtLebensdauer * (Abstrom - Zustrom). Bei Kohle/Öl/Gas und Uran ist die Produktionsrate im Vergleich zu momentaner Verbrauchsrate sehr gering, bzw. nicht vorhanden. Hier herrscht kein Fließgleichgewicht und diese Energiequellen sind nicht-erneuerbar. Die erneuerbaren Energiequellen Solarenergie (demnach auch Wind- und Wasserenergie), Geothermie und Gezeiten haben Lebenszeiten von ΔtLebensdauer = Energieinhalt/Abstrom aus dem Reservoir, die unabhängig von Verbrauchsraten sind, da in diesen Fällen transiente Wärme oder die Strahlungsquelle „angezapft“ werden. Die Menge an verfügbarer Energie ist limitiert, wird aber konstant oder periodisch nachgefüllt. Hier ist nicht die Lebensdauer, sondern die Flussdichte (Joule/m2s) entscheidend. Biomasse ist ein Spezialfall der erneuerbaren Energien. Ihre Lebensdauer hängt von der Differenz zwischen Verbrauch und Aufforstung ab und ist vom Menschen kontrollierbar. Bei der Geothermie muss zwischen globalen und lokalen Fall unterschieden werden, da im lokalen Fall bei nicht nachhaltig geführter Geothermie-Anlage kein Fließgleichgewicht herrscht und es keine erneuerbare Energiequelle darstellt
Sonographie - Ein neuer Versuch für das Humanmedizinerpraktikum
Get PDFIm Zuge einer adressatenspezifischen Veränderung des Physikpraktikums wurde an der LMU ein Versuch zur Sonographie eingeführt. Die inhaltlich aufeinander aufbauenden Teilversuche führen von den physikalischen Grundlagen hin zu medizinisch relevanten Anwendungen. Im letzten Teil-versuch sollen die Studierenden einen Tumor in einem Brustmodell identifizieren. Dabei müssen sie die entsprechende Sonde, die Messmethode und die Geräteeinstellungen selbst wählen. Dieser Versuch wurde – ähnlich wie die restlichen Praktikumsversuche – sehr offen gestaltet, so dass die Studierenden die erarbeiteten Grundlagen selbständig anwenden müssen. Die begleitende Evaluation des Praktikums zeigte, dass die Studenten den Versuch als medizinisch sehr relevant einstufen. Weiter wurde festgestellt, dass die physikalischen Zusammenhänge gut verstanden werden konnten
Vom Gehör zur MP3: Interdisziplinäre Ansätze zur Akustik im Physikunterricht
Get PDFIm Schulunterricht wird Akustik meist nur als ein Randgebiet der Lehre von Schwingungen und Wellen behandelt. Dabei gibt es eine Reihe von fachübergreifenden Themen, die in den Lehrplänen anderer Schulfächer stehen, mit den Methoden dieser Fächer aber nicht vollständig erklärt und übermittelt werden können. Beispiele dafür sind die Funktionsweise des menschlichen Gehörs, akustische Alltagsphänomene, musikalische Akustik, Sprachrezeption und Produktion oder die Anwendungen technischer Akustik im Alltag. Im folgenden Text werden fächerübergreifende Arbeits- und Unterrichtsmethoden vorgestellt, die es ermöglichen diese Themen im Unterricht zu behandeln. Die direkte Sinneserfahrung wird dabei in den Vordergrund gestellt. Ausgehend von realen Experimenten zur akustischen Wahrnehmung sollen ihre Eigenschaften und Grenzen erarbeitet werden. Dies ermöglicht den Schülern die behandelten Phänomene selbst zu entdecken, auszuprobieren und anschließen kreativ anzuwenden
Unsichtbares sichtbar machen: Schallwellenfronten im Bild
Get PDFDer Bedarf an Visualisierungen von Schallwellen ist groß. Das Internet bietet eine Fülle von Applets und Animationen zu diesem Thema, es handelt sich aber immer um Simulationen, also Visualisierungen von Theorie. Experimentelle Visualisierungsmöglichkeiten von Schallwellen dagegen gibt es nur im Bereich von stehenden Wellen. Für sich ausbreitende Wellen wird in Schule und Lehrerausbildung auf die Analogie der Wasserwellen in der Wellenwanne zurückgegriffen mit der Behauptung, Schall verhalte sich wie Wasser. Der folgende Artikel stellt eine experimentelle Methode vor, Bilder von Schallwellenfronten zu erzeugen. Hierbei wird die Überlagerung von Mikrofon- und Lautsprechersignal von einer Diode als Lichtsignal ausgegeben. Eine vom Mikrofon und Diode abgerasterte Ebene fügt sich in der Kamera zu einem Wellenfrontenbild zusammen. Beispiele verschiedener Versuchsanordnungen werden vorgestellt und ausgewertet
Evaluation des Langzeiterfolgs physikalischer Experimente im Kindergarten
Get PDFNachdem in den letzten Jahren eine Sammlung physikalischer Experimente für Vorschulkinder zusammengestellt wurde, die sich an der Lebenswirklichkeit der Kinder orientierte, anstatt auf möglichst spektakuläre Effekte und ”Zaubertricks” abzuzielen, wurde nun untersucht, welche Ergebnisse und Erklärungen die Kinder nach 6-12 Monaten noch behalten hatten. Erwartungsgemäß zeigte sich, dass die Vorschulkinder einen Großteil der Experimente, die sie selbst durchgeführt hatten, noch beschreiben und auch die jeweiligen Ergebnisse wiedergeben konnten. Bei komplexeren Versuchen wurden jedoch manchmal einzelne Punkte vergessen, was nahelegt, solche Experimente mit zeitlichem Abstand noch einmal zu wiederholen. Der Text stellt anhand einer Auswahl einfacher Experimente die Ergebnisse der Interviewstudie dar und beschreibt, welche Fakten die Kinder leicht verstehen und im Gedächtnis behalten können und was ihnen schwerer fällt
Die Auswirkungen verschiedener Experimentiersituationen auf Leistung, Motivation und Kompetenzerwartung der Schülerinnen und Schüler
Get PDFUntersucht wurde der Einfluss unterschiedlich gestalteter Experimentiersituationen auf den Leistungserwerb von Schülerinnen und Schülern, aber auch auf ihre Motivation und Kompetenzerwartung. Das Studiensetting stellt ein 2x2-Design dar, in dem zum einen nach dem Grad der Offenheit und zum anderen nach der vorliegenden Experimentiersituation differenziert wurde. Die Variation der Offenheit wurde durch einen vorstrukturierten und einen offenen Untersuchungsauftrag realisiert. Das verwendete Material lag für die eine Gruppe in Form von realen Experimentiergeräten vor, während die andere Gruppe mit einer Computersimulation arbeitete. An der Studie nahmen Schülerinnen und Schüler der Klassenstufe 8 teil. Die Ergebnisse der ersten Pilotstudie machten deutlich, dass die offen arbeitenden Gruppen einen höheren Leistungszuwachs erzielten als die gelenkten
An educational experiment on optical phenomena associated with an electrical discharge, plasma creation and light emission
Get PDFThe optical phenomena related to electrical discharges and to the technology of light production and material processing have been known for many decades. They have been adequately studied and widely applied. Therefore, exposure to the aforesaid optical phenomena as a learning exercise continues to impress and interest students in physics laboratories with essential learning results. With this in mind, we assembled a simple experimental apparatus which allows students to carry out experiments for the study of optical phenomena associated with electrical discharges and emission of radiation in a physics lab. A simple gas discharge flow system was utilized for observation of various coloured emissions as a function of experimental parameters, like molecular gas, discharge power, pressure and flow rate. Emission spectra were obtained using a laboratory spectrometer and emission bands were identified. Comparative spectra were also obtained with other light sources such as plasma globes and Geissler tubes of known gas composition. Distributions over vibrational states of some excited molecular states were measured and utilized to derive vibrational temperatures of vibrationally-electronically excited molecules