PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (E-Journal, FU Berlin)
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Nicht-harmonische Schwingungen am Huygens-Raebiger Pendel
Get PDFIn der Lehramtsausbildung haben im physikalischen Praktikum zunehmend computergestützte Versuche ihren Platz gefunden. Hierbei ist nicht nur die computergestützte Messwertaufnahme von Vorteil. Die Studierenden haben auch bei der Auswertung die Möglichkeit sich mit vergleichsweise geringem Aufwand mit mathematischen Modellierungen von physikalischen Sachverhalten zu beschäftigen. Aus einer Reihe entwickelter Versuche für das physikalische Praktikum an der Pädagogischen Hochschule Freiburg beschäftigt sich ein Versuch mit den Unterschieden zwischen einer harmonischen Schwingung und einer nicht-harmonischen Schwingung. Es soll mit diesem Versuch gezeigt werden, dass für große Winkel ein physikalisches Pendel keine harmonische Schwingung vollzieht und dass dieser Effekt bei längeren Pendeln größer ist als bei kürzeren. In diesem Zusammenhang werden die Grenzen einer mathematischen Modellierung mit Hilfe eines CAS veranschaulicht. Als physikalisches Pendel wird das Huygens-Raebiger Pendel verwendet – ein Pendel das sowohl gekoppelt als ein Pendel schwingen kann, als auch entkoppelt als sieben „kleine“, sich durch die Länge der Stange unterscheidende, Pendel. Im Folgenden werden der Versuch und die Modellierung der Messergebnisse vorgestellt
Das Lehrbuch der Zukunft - Mediendidaktische Aspekte im Validierungsprojekt „Technology Enhanced Textbook"
Get PDFDas klassische Lehrbuch hat seine Stärken in der Möglichkeit zur abstrakten und umfassenden Darstellung komplexer Sachverhalte, sowie in der flexiblen orts- und zeitunabhängigen Nut-zungsmöglichkeit dieses Mediums. Die Konsolidierung der weltweiten multimedialen Vernetzung über unterschiedliche Endgeräte hinweg und ihre flächendeckende Ausbreitung in alle Bereiche der Gesellschaft hinein eröffnen aus didaktischer Perspektive neue Möglichkeiten, das Lehrbuch technologisch zu erweitern. Im Projekt „Technology Enhanced Textbook" (TET) validieren wir in Kooperation mit relevanten Akteuren am Bildungsmarkt (Schulen, Hochschulen, Schulbuchverlage, Museen, Hörfunk, Fernsehen, Berufliche Bildung) das Innovationspotenzial möglicher technologischer Erweiterungen. Dabei überwinden wir die durch das E-Learning und die Output-Orientierung der Didaktik herbeigeführte Verengung von Bildungsperspektiven durch einen kon-sequenten Bezug auf innovative, ganzheitliche, handlungsorientierte und kontextbezogene pädagogische Konzepte. Aktivitäten in unserer physischen Umwelt wie Explorieren, Experimentieren, Analysieren, Planen, Messen, Kooperieren werden durch interaktive und sensitive Medienelemen-te unterstützt. Objekte, Experimente und Labore werden durch realbildbasierte, multimediale, interaktive Medienelemente auf Basis des IBE/IBL-Prinzips virtuell erweitert und über unterschiedliche Endgeräte verfügbar gemacht (Tablets, Mobile Phones, PC´s, Großbildprojektionen, etc.). In diesem Beitrag soll – vor dem Hintergrund des aktuellen Forschungsstandes – der mediendidakti-sche Ausgangspunkt unseres Vorhabens skizziert werden
Modellversuch Naturwissenschaft und Technik (NWT) – neue Wege in der universitären Lehrerausbildung
Get PDF„Es gibt kaum Naturwissenschaftslehrer, keine Naturwissenschaftsdidaktiker, und ohne Ausbildungsorte und Ausgebildete ist es auch schwierig, einem solchen Anspruch der Integration ernsthaft zur Konkretisierung zu verhelfen“ (Häußler/Lauterbach 1976). An diesem altbekannten Problem hat sich bis heute kaum etwas geändert – Lehrkräfte werden oft nur in einer einzigen Naturwissenschaft ausgebildet, obwohl neben den Bildungsplänen für die Grundschule auch im Sekundarstufenbereich immer mehr Bundesländer einen naturwissenschaftlich integrierten Unterricht vorsehen.Im Rahmen des Modellversuchs NWT werden an der Universität Regensburg seit dem Wintersemester 2009/10 angehende Grund- und HauptschullehrerInnen in allen drei Naturwissenschaften gleichermaßen ausgebildet. Das Konzept verzahnt fachwissenschaftliche und fachdidaktische Aspekte von Anfang an. Fächerübergreifende Themen und anwendungsbezogene Inhalte sind wesentliche Elemente der Ausbildung. Des Weiteren arbeiten seit dem Sommersemester 2011 Studierende mit Schulklassen im NWT-Lernlabor, um einerseits Erfahrungen beim Experimentieren mit Kindern/Jugendlichen zu sammeln und andererseits förderdiagnostische Kompetenzen aufzubauen zu können. Im Beitrag werden das Konzept des Studienfachs, die Entwicklung der Studierendenzahlen sowie ausgewählte Ergebnisse einer Fragebogenerhebung vorgestellt
Physik im Freizeitpark – Möglichkeiten und Vergleich von Videoanalyse, Beschleunigungsmessung und GPS
Get PDFDie Begeisterung von Schülerinnen und Schülern für den Physikunterricht lässt im Laufe der Schuljahre nach. Dagegen erfreuen sich Vergnügungsparks immer größerer Beliebtheit. Dies soll dazu genutzt werden, einen modernen Zugang zum Mechanik-Unterricht herzustellen. Hierzu wurden bei einigen Fahr-Attraktionen Messungen mit Beschleunigungs- und GPS-Sensoren sowie Videoanalysen durchgeführt. Die benutzten Geräte und Programme werden vorgestellt und die durchgeführten Messungen miteinander verglichen. Ziel ist es, Hilfen geben zu können, sich aus der Fülle von Möglichkeiten die besten Ansätze auszusuchen, und vor eventuellen Fehlern zu bewahren
Konzeption eines Schülerlabors, Thema: Physikalisch-Medizinische Optik
Get PDFDie Fakultät für Physik der Ludwig-Maximilians-Universität bietet Veranstaltungen für Schülerinnen und Schüler an. Im Rahmen einer Zulassungsarbeit wurde ein erstes Thema für eine Veranstaltung im Sinne eines Schülerlabors konzipiert: die "Physikalisch-Medizinische Optik" mit Experimenten, einer eigenen Anleitung für den Betreuer, einer ansprechenden Lernumgebung und einem Forscherbuch für Schülerinnen und Schüler der siebten und achten Jahrgangsstufe. Das Konzept enthält vier Stationen: Station 1: "Lichtstrahlen" (Ausbreitung, Brechung, Reflexion, Optische Grundlagen), Station 2: "Optische Linsen (Abbildung durch Sammellinse inklusive Strahlengänge) und optische Instrumente (Fotoapparat und Kameraauge)", Station 3: "Augenwelten", Station 4: "Simulation von Fehlsichtigkeiten".
Die Spezielle Relativitätstheorie in der Mathematikerausbildung
Get PDFDie Spezielle Relativitätstheorie lässt sich in zahlreichen, sehr unterschiedlichen mathematischen Darstellungen behandeln. Als eine didaktisch tragfähige und mathematisch äußerst anschauliche Herangehensweise hat sich die Nutzung von Dirac-Matrizen als Basisvektoren der vierdimensionalen Raumzeit gezeigt.Im Rahmen einer seminaristischen Lehrveranstaltung zur Physik für Mathematiker an der Beuth-Hochschule Berlin wurde dieser Ansatz gewählt, um in die relativistische Mechanik einzuführen. Es zeigt sich, dass durch diesen Ansatz bei den Studierenden ein übergreifendes Verständnis der Eigenschaften des dreidimensionalen Raumes im Vergleich zu denen der vierdimensionalen Raumzeit entwickelt werden kann.Darüber hinaus wird insbesondere auch das Ziel dieser Lehrveranstaltung, mit den Studentinnen und Studenten die Denk- und Vorgehensweisen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung und Modellierung exemplarisch nachzuvollziehen, bei diesem Weg in die Spezielle Relativitätstheorie in einer für die Lernenden überzeugenden Art und Weise erreicht.
Entdeckung von Dipolfeldern mithilfe des EKGs in der 11. Klassenstufe des Gymnasiums
Get PDFDas EKG ist den Schülerinnen und Schülern bekannt, betrifft den eigenen Körper und ist für das Leben relevant. Daher motiviert es die Lernenden. Hier zeige ich, wie diese anhand des EKGs Feldlinien elektrischer Dipole und Äquipotentiallinien in spielerischer, anschaulicher und problemlösender Weise sowie auf hohem Anforderungsniveau eigenständig entdeckt haben. Dabei wurden die EKGs als Low-Cost-Versuch mit Hilfe eines grafikfähigen Taschenrechners erstellt
Vernetzung des physikalisch-naturwissenschaftlichen Unterrichtes und des Fachgebietes Astronomie im Schulbereich einer Region nach dem SchulPOOL-Prinzip
Get PDFDas Fach Physik ist ebenso wie das Fach Chemie und wie das Fachgebiet Astronomie durch hohen Bedarf an Experimentieraufbauten gekennzeichnet, die häufig modernste und besonders im Klassensatz für das Schülerexperiment finanziell sehr aufwändige Geräte erfordern. Sind diese verfügbar, müssen sie der Lehrerschaft bekannt gemacht und von ihr positiv evaluiert werden. Erst dann werden sie im Unterricht auch zur Anwendung kommen. Wir haben für diese Schritte das SchulPOOL-Prinzip entwickelt und beschreiben es in dieser Arbeit. Dabei kooperieren Schulen in einer vorgegebenen Region und schaffen einen zentralen Experimentbereich an, den alle Partner gemeinsam nutzen. Wir berichten über unsere Erfahrungen für das Fach Physik bzw. Chemie. Mit einer innovativen Beobachtungsstation aus 6 gleichen, schülerbedienbaren Teleskopen auf dem Dach einer unserer Partnerschulen haben wir weiter dieses Prinzip auch auf den Bereich Astronomie erweitert. Nach der erfolgreichen Implementierung von SchulPOOL für den Wuppertaler Raum wurde nunmehr im Rhein-Kreis Neuss der erste Cluster aus Schulen gebildet, der selbstständig nach dem SchulPOOL-Prinzip Physikunterricht organisiert. Er kann damit eine Art Blaupause für weitere mögliche Ausgründungen liefern
Quer- und Seiteneinstieg in das Lehramt Physik
Get PDFDa der Bedarf an ausgebildeten Physiklehrkräften seit mehreren Jahren in den meisten Bundesländern nicht mehr gedeckt werden kann, bieten diese Bundesländer die Möglichkeit des Quereinstiegs in die zweite Phase der Lehrerausbildung oder des Seiteneinstiegs direkt in den Schuldienst an. In den Jahren 2007 und 2008 wurden die Kultusministerien der Länder zu ihren Konzepten und personalpolitischen Maßnahmen befragt, mit denen sie der Problematik des Lehrermangels begegnen. Die Ergebnisse der Befragung zeigen, dass zwölf der 16 Bundesländer verschiedene Quer- und/ oder Seiteneinsteigerprogramme besitzen. Die Zusammensetzung des Physiklehrkräftenachwuchses wird nach Absolventen von Lehramtsstudiengängen sowie nach Quer- und Seiteneinsteigern länderspezifisch differenziert und ausführlich dargestellt. Danach wurden bundesweit in den Jahren 2002 bis 2008 rund 3.000 Physiklehrkräfte ohne Lehramtsstudium für Haupt-, Real- und Gesamtschulen sowie für Gymnasien eingestellt, davon ca. 2.300 in das Referendariat und ca. 700 direkt in den Schuldienst. Im gymnasialen Bereich betrug in diesem Zeitraum die Quereinsteigerquote in Bezug auf die Gesamtzahl der eingestellten Referendare bundesweit bei 45%, wobei die Quoten in den Jahren 2006 und 2007 über 60% lagen. Diese Situation hat Auswirkungen auf die Ausbildung zukünftiger Physiklehrkräfte und auf den Unterricht an den Schulen. Fachverbände und Physikdidaktiker fordern daher eine Abkehr von Seiteneinsteigerprogrammen und ein fachdidaktisches Nachqualifizierungsprogramm für Quereinsteiger. Aus diesem Grund entwickelt ein bundesweites Konsortium von Physikdidaktikern ein entsprechendes Programm, das der Kultusministerkonferenz angeboten werden soll