https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/issue/feed PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung 2022-11-30T15:38:43+01:00 Helmuth Grötzebauch groetzebauch@dpg-mail.de Open Journal Systems <p><strong><span style="color: #ff0000;">Achtung! <br /><br />Im Rahmen der Einreichung erhalten Sie eine automatisch erzeugte e-mail ohne inhaltliche Angaben. 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Sie beinhaltet Tagungsbeiträge der Frühjahrstagung des Fachverbands <em>Didaktik der Physik</em> der <em>Deutschen Physikalischen Gesellschaft</em> (DPG) und erscheint jährlich in Form einer Ausgabe.</p> <p>Über die Deutsche Nationalbibliothek (DNB) ist die Zeitschift ebenfalls abrufbar: <a href="https://www.dnb.de/DE/Home/home_node.html">https://www.dnb.de/DE/Home/home_node.html</a>.</p> <p>Die in PhyDid B publizierten Artikel sind wie jede andere Publikation zitierbar.</p> <p>PhyDid B umfasst die Hauptvorträge, sowie Beiträge aus den Rubriken <em>Anregungen aus dem Unterricht für den Unterricht, Astronomie, Grundschule, Hochschuldidaktik, Lehreraus- und Lehrerfortbildung, Lehr- und Lernforschung, Neue Konzepte, Neue Versuche und Praktika, Neue Medien, Quantenphysik, Studienreform-Forum Physik</em> und <em>Weitere Themen</em>.</p> <p>Es können Beiträge mit <strong>Zusatzmaterial</strong> wie multimedialen Elementen oder Poster der <em>Postersitzung </em>eingereicht werden. <strong>Poster ohne Beitrag werden nicht veröffentlicht</strong>. Die <strong>Beiträge dürfen untereinander nicht verlinkt</strong> sein.</p> <p class="phydid-standard">Ein Anspruch auf Veröffentlichung besteht nicht. Gemäß Beschluss des Fachverbandes Didaktik der Physik ist PhyDid-B ein zurückhaltend ‚referiertes’ Journal – in dem Sinne, dass Beiträge vor einer Veröffentlichung dann begutachtet werden, wenn ein Bezug zur Physikdidaktik seitens der Redaktion nicht direkt erkennbar ist.</p> https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1251 Analyse des Kompetenzaufbaus zur Variablenkontrollstrategie mithilfe von Sankey-Diagrammen 2022-06-09T09:41:54+02:00 Tobias Winkens winkens@physik.rwth-aachen.de Simon Goertz goertz@physik.rwth-aachen.de Heidrun Heinke heinke@physik.rwth-aachen.de <p>Die Variablenkontrollstrategie (VKS) ist eine wichtige experimentelle Kompetenz im naturwissenschaftlichen Unterricht, die Schülerinnen und Schüler (SuS) in verschiedenen Lernsettings jedoch häufig falsch anwenden. Im Rahmen einer Design-Based Research Studie im Prä-Post-Design wurde unter anderem evaluiert, wie die Kompetenzen der SuS hinsichtlich der VKS im Schulunterricht verbessert werden können. Mit einem Testinstrument zur Kompetenzerfassung der VKS wurden entsprechende Daten aufgenommen. Als Intervention kamen zwei verschiedene Lernzirkel mit je 5 Stationen (= Modulen) zum Einsatz. Der eine Lernzirkel besteht aus Modulen zu verschiedenen experimentellen Kompetenzen, wobei nur eines den Schwerpunkt auf die VKS legt, während beim anderen Lernzirkel alle Module die Schwerpunktkompetenz VKS behandeln. Eine detaillierte Auswertung der erhobenen Daten kann durch die Nutzung von Sankey-Diagrammen realisiert werden. Mit ihrer Hilfe kann das Antwortverhalten der SuS beim Testinstrument im Prä-Post-Vergleich ins-besondere im Hinblick auf die beiden Lernzirkeltypen visualisiert und analysiert werden. Die resultierenden Erkenntnisse werden in diesem Beitrag vorgestellt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1257 Der didaktische Nutzen von Feynman-Diagrammen 2022-06-13T10:03:47+02:00 Merten Dahlkemper merten.dahlkemper@cern.ch Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de Andreas Müller andreas.mueller@unige.ch Sascha Schmeling sascha.schmeling@cern.ch Jeff Wiener jeff.wiener@cern.ch <p class="PhyDid-AbstractAbstand"><span lang="DE">Feynman-Diagramme sind eine der populärsten Darstellungsformen in der Teilchenphysik. Bislang gibt es jedoch noch kaum Untersuchungen aus der Physikdidaktik zu ihrem Nutzen. In diesem Forschungsprojekt wurde deshalb untersucht, welche Nutzen Feynman-Diagramme für Oberstufenschüler:innen haben. Um diese Frage zu beantworten, wurden Interviews mit 4 Experten im Bereich der Teilchenphysikdidaktik und Wissenschaftsphilosophie durchgeführt, um nach Herausforderungen, Möglichkeiten und möglichen Konzepten zu suchen. Als Herausforderungen wurde das unbeabsichtigte Induzieren möglicher Fehlkonzepte sowie die zu oberflächliche Behandlung im Physikunterricht gefunden. Als zentrale Konzepte wurden Ladungserhaltung, Austauschteilchen und die Superposition von Prozessen gefunden. Als Möglichkeiten wurden von den Experten der Anreiz zur Auseinandersetzung mit Wissenschaft sowie die mögliche Verknüpfung von Teilchenphysik mit anderen Themen aus der Schulphysik genannt. Die Ergebnisse wurden verwendet, um mögliche Lernziele für eine multimediale Lernumgebung zum Thema Feynman-Diagramme zu definieren.</span></p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1273 Empathisierendes oder systematisierendes Denken im Physikunterricht? 2022-06-14T13:33:59+02:00 Julia Welberg julia.welberg@uni-muenster.de Daniel Laumann daniel.laumann@uni-muenster.de Susanne Heinicke susanne.heinicke@uni-muenster.de <p>Spricht man über Interesse, gelangt man schnell in eine Unterteilung von Interessen in „Typisch Mädchen“ oder „Typisch Jungen“. So wird ein Interesse an Physik und Physikunterricht auch eher Jungen zugeschrieben als den Mädchen. Diese Zuschreibung wirkt jedoch eher pauschalisierend als das sie den beiden Gruppen wirklich gerecht wird, denn selbstverständlich gibt es auch Mädchen, die sich für physikalische Themen interessieren und auch Jungen, für die das nicht gilt. Einen anderen Ansatz liefert die „Empathizing-Systemizing Theory“ (EST) auch bekannt als „Brain Type“, die Lernende anhand ihrer Art zu Denken in eher empathisierende bzw. systematisierende Typen einteilt. Da es bis lang noch kein geeignetes gekürztes Erhebungsinstrument für Schülerinnen und Schüler gab, wurde eine mehrschrittige Kürzung der Langskala (120 Items) vorgenommen. Das Ergebnis ist eine handliche Kurzskale mit insgesamt 24 Items, die in weiteren Erhebungen eingesetzt werden soll. Erste Ergebnisse spiegeln im Allgemeinen die Ergebnisse der Langskala wider, sodass die Kurzskala demnächst im großen Rahmen eingesetzt werden kann.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1233 Investigating Differences in How Teachers Facilitate the Classbook "The Radiation Around Us" 2022-05-30T19:24:10+02:00 Markus Wintersteller a01637237@unet.univie.ac.at Maximilian Jeidler a01427521@unet.univie.ac.at Michael M. Hull michael.malvern.hull@univie.ac.at <p>HEC (Hypothesis–Experiment Class) is a Japanese teaching method Kiyonobu Itakura first introduced. Similar to a gameshow, students in HEC are asked a series of problems from which to choose answers a, b, or c. After a discussion phase, the correct answer is revealed. In repeating this procedure, the students are constantly learning more about a specific topic. The first author is the first teacher to conduct the HEC lesson "The Radiation Around Us" (TRAU) at an Austrian school. Our impression is that TRAU has much potential and the first two authors are writing their MS theses on evaluating this potential. According to Itakura, HEC has three goals: growth in conceptual understanding, enjoyment of the lesson, and reproducibility of the lesson across classrooms. In this paper, we will discuss the last of those three points; namely, we look to see how increased experience does or does not affect how TRAU is carried out in the classroom. This paper accompanies the DPG Proceedings by Jeidler et al. which addresses the first two goals of HEC.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1234 Learning Gains with the Newton's Third Law Open Source Tutorial in Austrian High Schools 2022-05-30T19:26:50+02:00 Iva N. Sampaio-Kronister ivakronister@gmail.com Michael M. Hull michael.malvern.hull@univie.ac.at <p>In her MS thesis, the first author researched the use of the Newton's Third Law Open Source Tutorial in Austrian high schools in order to see if students achieve a better conceptual understanding of the physics concepts, compared to traditional instruction. The research was carried out in nine classes from three different schools (a total of 240 students). Pre-post testing was done with a "Force-Test" that included the Force Concept Inventory's Third Law dimension. All classes had already had their lessons in mechanics by the time of the pre-test. Therefore, the pre-tests results presented a good picture of what students had learned with traditional instruc-tion. Between pre- and post-tests stu-dents had their normal classes with traditional instruc-tion, which did not include mechanics, and only one 50-minute intervention with the Open Source Tutorial on Newton's third law. Subsequently they had the post-test, which showed what they learned with the tutorial. The results' analysis shows an evident gain on concep-tual understanding of Newton's third law's concepts (g-factor=0,45). The survey also indi-cated that these concepts actually made sense to the students: many of them had recon-ciled their intuitive ideas with the correct scientific concepts.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1312 Physikbezogene Mindsets in der gymnasialen Oberstufe 2022-06-20T21:59:44+02:00 Laura Goldhorn goldhorn@physik.uni-frankfurt.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de Verena Spatz Verena.Spatz@physik.tu-darmstadt.de <div class="page" title="Page 1"> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p>Als Überzeugung zur Natur von Intelligenz und Fähigkeiten wirkt sich das Mindset darauf aus, wie Schüler*innen mit (herausfordernden) Lernsituationen umgehen: Während ein Fixed Mindset bei Herausforderungen schnell zum Aufgeben führen kann, lassen sich Schüler*innen mit einem Growth Mindset von schwierigen Aufgaben und Lernsituationen nicht abschrecken. Diese Reaktion ist unabhängig vom jeweiligen Könnens- und Wissensstand der Schüler*innen.</p> <p>Ob Schüler*innen ein Fixed oder Growth Mindset haben, wird in den meisten Studien über einen allgemeinen Fragebogen mit nur wenigen Items bestimmt: Wer Aussagen wie „Intelligenz bleibt gleich, auch wenn man viel lernt und übt“ ablehnt, wird dem Growth Mindset zugeordnet. In einer Erhebung mit Oberstufenschüler*innen in Hessen (N = 780) wurde zusätzlich zur Überzeugung zur allgemeinen Intelligenz nach den fachbezogenen Überzeugungen zu Begabung und Anstrengung im Fach Physik gefragt, um das Mindset bezogen auf Physik zu untersuchen. Die Ergebnisse dieser Mindset-Erhebung ermöglichen einen ersten Einblick in fachbezogene Mindset-Charakteristika in der gymnasialen Oberstufe. Beispielsweise ist das physikbezogene Fixed Mindset im Leistungskurs stärker vertreten, als im Grundkurs und bei den Mädchen, die sich für Physik in der Oberstufe entscheiden, ist der Anteil des Growth Mindset höher als bei den Jungen.</p> </div> </div> </div> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1230 Pilotierungsergebnisse eines Klimawandel-Konzepttests 2022-05-30T13:07:52+02:00 Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at Rainer Wackermann wackermann@physik.rub.de Carina Wöhlke carina.wöhlke@rub.de Claudia Haagen-Schützenhöfer claudia.haagen@uni-graz.at Hannes Kasimir Lindemann kasimir.lindemann@googlemail.com Kai Cardinal kai.cardinal@uni-due.de Marko Jedamski Marko.Jedamski@ruhr-uni-bochum.de <p>Der aktuelle Klimawandel stellt unsere Gesellschaft vor große Herausforderungen. Der Klimawandel ist besonders für junge Menschen, deren Leben künftig von Klimawandelauswirkungen geprägt ist, zentral. Ein grundlegendes Verständnis des Klimawandels kann Personen insbesondere dabei helfen, falsche oder widersprüchliche Darstellungen besser einzuschätzen, um so am gesellschaftlichen Diskurs zum Thema Klimawandel teilhaben zu können. Um Aussagen über das Verständnis von zentralen fachlichen Inhalten zum Klimawandel zuverlässig treffen zu können, braucht es geeignete Testinstrumente. Denn die Erfassung von typischen Schülervorstellungen ist zentral für die Entwicklung von Lernangeboten, etwa im Sinne der didaktischen Rekonstruktion. Für die Entwicklung eines derartigen Klimawandel-Konzepttests (den wir CCCI-422 nennen) wurden zentrale fachliche Inhalte identifiziert, offene Fragen entwickelt und schließlich Distraktoren und Attraktoren aus Interviews abgeleitet. Anschließend wurde der Konzepttest in mehreren Pilotierungs- und Validierungsstudien eingesetzt. In diesem Beitrag wird der entwickelte Test in seinen Grundzügen vorgestellt, Pilotierungsergebnisse diskutiert und ein Ausblick auf die laufende Haupterhebung gegeben.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1237 Student Understanding of Half-life and Background Radiation 2022-05-31T19:42:54+02:00 Michael M. Hull michael.malvern.hull@univie.ac.at Eva Holzinger evaholzinger@outlook.com Maximilian Jeidler a01427521@unet.univie.ac.at Markus Wintersteller a01637237@unet.univie.ac.at <p>We have been studying the conceptual understanding of high school students about radioactivity, particularly regarding background radiation and half-life. We have seen that it is difficult for learners to grapple with the idea that random behavior of individual atoms can give rise to predictable patterns in the collective, and many students have said both on the Stochastic World of Radioac-tive Decay Evaluation (SWORDE) and in interviews that, if you are looking at an individual atom, half of the atom will have fissioned after one half-life. Our findings have indicated, however, that this idea (of individual atoms fissioning in a predictably continuous manner) is often not a robust and intact mental structure; rather, in other contexts, the same students correctly discuss fission as being instantaneous and unpredictable. Approaches to teaching radioactivity that take this fluidity of student reasoning into account are desired. We created and validated an expanded version of SWORDE and are using the survey to assess "The Radiation Around Us", curriculum that does exactly that.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1223 The Public’s Knowledge on Radioactivity 2022-05-27T17:04:05+02:00 Eva Holzinger evaholzinger@outlook.com Michael M. Hull michael.malvern.hull@univie.ac.at <p>Physics is an unpopular topic in casual conversation today. This may be due to the fact that many adults do not remember any physics that they supposedly learned at school. This paper will address this hypothesis by seeing if time spent since graduating affects adults' understanding of radioactivity, and if school attended makes a difference in this retention. I created an online questionnaire com-posed of demographic questions and questions to probe understanding and misconceptions about radioactivity. I then collected data with this questionnaire from N = 386 individuals with Austrian school-leaving qualifications. I performed a three-way ANOVA and found that there is a difference in knowledge about radioactivity between recent school leavers and non-recent school leavers, with recent school leavers performing better. Nevertheless, even recent school graduates exhibited the typical misconceptions (they conflated irradiation and contamination, for example), with school at-tended making no significant difference.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1255 Vorstellungen von Schüler_innen zur Tätigkeit von Forschenden in der Physik 2022-06-10T18:59:36+02:00 Moritz Kriegel Moritz.kriegel@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de <div> <p class="PhyDid-Abstract">Schüler_innen haben ein stark verkürztes Bild von den Arbeitsweisen und Tätigkeiten von Naturwissenschaftler_innen, was zu naiven, stereotypischen Vorstellungen über dieses Berufsfeld führt (Wentorf et al., 2015). Besonders die theoretische Physik spielt bei den Vorstellungen der Lernenden über Physik eine stark untergeordnete Rolle und wurde in den Modellen der empirischen Forschung bisher eher vernachlässigt (Heine &amp; Pospiech, 2015). Diese unvollständigen Vorstellungen über den physikalischen Forschungsalltag können zu unreflektierten Entscheidungen hinsichtlich der späteren Berufswahl führen. Die volitionalen Laufbahnentscheidungen für oder gegen die Naturwissenschaften hängen dabei zudem auch vom Interesse und den Selbstwirksamkeitserwartungen der Lernenden in diesem Bereich ab (Taskinen, 2010). Daher werden in einem Forschungsprojekt zunächst die Tätigkeiten von Physiker_innen in einem Sonderforschungsbereich der Kern- und Astrophysik mittels Interview- und Fragebogenstudie differenziert erfasst, um auf dieser Grundlage das RIASEC+N Modell für diesen Bereich zu spezifizieren. Mit dieser theoretischen Fundierung soll anschließend eine Projektwoche konzipiert werden, welche die unzureichenden Vorstellungen der Schüler_innen hierzu adressiert und ein ganzheitliches Bild des Spektrums an Tätigkeiten vermittelt.</p> </div> <p>In diesem Beitrag wird ein Überblick über das Design der Gesamtstudie gegeben. Außerdem werden erste ausgewählte Ergebnisse der Interviewstudie mit Kern-&nbsp; und Astrophysiker_innen vorgestellt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1218 Zusammenhänge zwischen dem Blickverhalten und der Antwortsicherheit beim Lösen von Aufgaben zum Graphenverständnis 2022-05-26T20:21:26+02:00 Hanna Blumenthal h.blumenthal@stud.uni-goettingen.de Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de <p>Die Antwortsicherheit beim Bearbeiten physikalischer Aufgaben ist ein wichtiger Indikator zur Ermittlung des Lernstands und zur Überprüfung des Verständnisses von Konzepten. Bislang wird die Antwortsicherheit durch Abfragen nach der Bearbeitung der Aufgabe erfasst. Erste Ergebnisse von Eye-Tracking-Studien zeigen, dass auch das Blickverhalten während der Bearbeitung der Aufgabe zur Vorhersage der Antwortsicherheit verwendet werden kann. In dieser Arbeit wurden die Zusammenhänge zwischen der Antwortsicherheit und dem Blickverhalten anhand von Aufga- ben zum Verständnis von Graphen überprüft und die Vorhersagekraft des Blickverhaltens für die Antwortsicherheit untersucht. Dafür wurden die Augenbewegungen von Versuchspersonen (N = 114) während der Bearbeitung der Items des Test of Understandig Graphs in Kinematics und die von den Versuchspersonen angegebene Antwortsicherheit in linearen gemischten Modellen analysiert. Es wurde zwischen verschiedenen Itemkategorien unterschieden, welche sich aus der unterschiedlichen Verwendung von Graphen, Texten und Werten in der Frage und den Antwortop- tionen ergeben. Die Analyse bestätigt signifikante Zusammenhänge zwischen der Antwortsicherheit und dem Blickverhalten. Allerdings konnte nur ein geringer Zuwachs der Vorhersagekraft für die Antwortsicherheit gefunden werden, wenn neben der Leistung der Versuchspersonen und der Bearbeitungszeit zusätzlich das Blickverhalten als Prädiktor verwendet wurde.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1292 Das Rastertunnelmikroskop ­– Konzeption eines Virtual-Reality-Experiments 2022-06-15T17:21:47+02:00 Jan Simon jsimon01@students.uni-mainz.de Aaron Reith areith@students.uni-mainz.de Johannes F. Lhotzky lhotzky@uni-mainz.de Klaus Wendt klaus.wendt@uni-mainz.de <p>Virtual-Reality-Experimente (VRE) stellen realistische 3D-Simulationen naturwissenschaftlicher Versuche dar. Dabei werden vorrangig Experimente umgesetzt, von denen Gefahrenpotentiale ausgehen oder deren Anschaffung für die Schule zu teuer ist. VRE ermöglichen den Schüler:innen zu- dem eine direkte Partizipation durch ihre digitale Verfügbarkeit, wo diese sonst nicht oder nur eingeschränkt möglich wäre. Das Rastertunnelmikroskop (RTM) kann über den Tunneleffekt die Oberflächenstruktur von leitenden Materialien, z. B. von Graphit oder Gold, auf atomarer Ebene visualisieren. Um die aufgenommenen Kristallstrukturen zu interpretieren, kann das Orbitalmodell verwendet werden. Somit bietet das RTM eine einzigartige Möglichkeit, sowohl physikalische Phänomene im Quantenbereich als auch Modelle zu deren Beschreibung zu thematisieren und experimen- tell zu begleiten. Aktuell wird das RTM in der Schule – wenn überhaupt – nur theoretisch behandelt. Gründe dafür sind neben dem hohen Anschaffungspreis die zeitaufwendige Durchführung und die Fehleranfälligkeit aufgrund von äußeren Einflüssen. Somit eröffnet die Realisierung des RTM als virtuelles Versuchslabor ein innovatives Experimentierumfeld, in dem sich Lernende eigenständig mit dieser hochmodernen Thematik beschäftigen und die Quantenwelt im Bereich der Atome entdecken können. Der Beitrag stellt die Konzeption des RTM als VRE vor.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1245 Eine AR-Erweiterung des EPo-Konzepts zu einfachen Stromkreisen 2022-06-06T12:18:44+02:00 Saskia Rauber saskia.rauber@student.uni-tuebingen.de Jan-Philipp Burde jan-philipp.burde@uni-tuebingen.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.unifrank-furt.de Martin Hopf martin.hopf@univie.ac.at Liza Dopatka liza.dopatka@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at Claudia Haagen-Schützenhöfer claudia.haagen@uni-graz.at Lana Ivanjek lana.ivanjek@tu-dresden.de <p>Augmented Reality (AR) im Physikunterricht hat das Potenzial, die Motivation sowie das konzeptionelle Verständnis der Schülerinnen und Schüler zu fördern. Da Physik bei den meisten Lernenden zu den unbeliebten Schulfächern zählt und besonders in der Elektrizitätslehre viele problematische Schülervorstellungen und Verständnisschwierigkeiten auftreten, kann die Nutzung von AR-Anwendungen in diesem Bereich vorteilhaft sein. Eine Vielzahl der Verständnisschwierigkeiten in der E-Lehre sind auf ein fehlendes qualitatives Spannungskonzept zurückzuführen. Vor diesem Hintergrund wurden zu einer Reihe von Übungsaufgaben der Unterrichtskonzeption „Eine Einführung in die Elektrizitätslehre mit Potential“ (kurz: EPo-Konzept) diverse AR-Modelle von Stromkreisen erstellt. Diese lassen sich unkompliziert mit Hilfe von mobilen Endgeräten über QR-Codes aufrufen und erscheinen anschließend über den Schaltplänen. Da in den AR-Modellen die Spannungsverhältnisse in den Stromkreisen mittels Farbkodierung visualisiert werden, können diese den Schülerinnen und Schülern als Musterlösung dienen. Durch die Darstellung verschiedener Bestandteile des Stromkreises wie Batterie und Lämpchen, kann das AR-Modell den Schülerinnen und Schülern auch dabei helfen, sich zu einem gegebenen Schaltplan einen realen Stromkreis vorzustellen. Im Beitrag wird die AR-Erweiterung des EPo-Konzepts anhand verschiedener 3D-Stromkreismodelle exemplarisch vorgestellt. Außerdem werden ihr Mehrwert sowie ihre Grenzen im Physikunterricht diskutiert.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1286 Eye-Tracking-basierte Gestaltung und Evaluation von Mixed Reality Experimentierumgebungen 2022-06-15T17:37:47+02:00 Dörte Sonntag doerte.sonntag@tu-braunschweig.de Oliver Bodensiek o.bodensiek@tu-braunschweig.de <p>Mixed Reality nimmt eine immer prominentere Rolle als Lerntechnologie in den Naturwissenschaften ein, da sie insbesondere beim Experimentieren unterstützen kann. Durch die direkte Integration von virtuellen Elementen in die reale Experimentierumgebung kann das Verständnis der Lernenden verbessert werden. Basierend auf Eye-Tracking-Daten aus einer realen Experimentierumgebung sowie ergänzenden Interviews wird das Vorgehen der Lernenden untersucht, um eine MR-Experimentierumgebung nutzerorientiert und kriteriengeleitet zu gestalten. Diese soll insbesondere Novizen derart unterstützen, dass sie Problemlösestrategien anwenden, die sonst eher von Experten angewandt werden. Der Erfolg im experimentellen Problemlösen der Probanden in der MR-Umgebung ist dabei signifikant höher als bei Probanden ohne MR und wird von einer geringeren kognitiven Belastung sowie zusätzlich bei den Novizen von signifikanten visuellen Aufmerksamkeitsverschiebungen begleitet. Weiterhin kann gezeigt werden, dass Novizen mit Unterstützung von MR im experimentellen Problemlösen deutlich strukturierter vorgehen und expertenartige Strategien verfolgen.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1221 Für alles eine App 2022-05-27T14:06:30+02:00 Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de Jochen Kuhn jochen.kuhn@physik.uni-muenchen.de <p class="PhyDid-Abstract">Welche Apps eignen sich, um Smartphones oder Tablets für physikalische Untersuchungen und Betrachtungen zu nutzen? Diese Frage stellen sich physikalisch Interessierte genauso wie Lehrkräfte. In dem Beitrag wird das Praxisbuch „Für alles eine App. Ideen für Physik mit dem Smartphone” vorgestellt. Das Buch gibt einen schnellen und umfassenden Überblick über geeignete Apps und stellt anhand vieler Praxisbeispiele dar, wie man Smartphone und Tablet physikalisch nutzen kann.</p> <p class="PhyDid-Abstract">Das Buch geht auf unterschiedlichste Anwendungen ein: Sie reichen von vorgefertigten Simulationen über physikalische Spiele bis hin zu Augmented Reality-Anwendungen. Zudem werden Apps vorgestellt, mit denen Messdaten mit den internen Sensoren oder externen Zusatzgeräten erfasst, von einer Datenbank abgerufen oder durch die Verwendung der Foto- und Videokamera gewonnen werden. In jedem einzelnen Kapitel wird eine andere App kurz und überblicksweise vorgestellt und deren Verwendbarkeit für physikalische Untersuchungen in Schule und/oder Hochschule und/oder zur eigenen Information oder Unterhaltung an einem Beispiel erläutert. Zunächst gibt es eine App-Kurzbeschreibung, dann folgt die Beschreibung eines physikalischen Anwendungsbeispiels. Die Kapitel sind nach klassischen Themenbereichen der Physik geordnet.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1239 Interaktive Augmentierung eines Lehrfilms 2022-06-02T08:30:28+02:00 Jürgen Kirstein juergen.kirstein@physik.fu-berlin.de Volkhard Nordmeier volkhard.nordmeier@fu-berlin.de <div class="page" title="Page 1"> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p>Lehrfilme sind im Physikunterricht ein Mittel der Anschauung. Sie dokumentieren Experimente und Prozesse der Erkenntnisgewinnung, nutzen aber auch multiple fachsprachliche Ebenen zur Erklärung physikalischer Konzepte. Studien zur Erklärqualität haben gezeigt, dass die passive Rezeption eines Lehrfilms zum Verstehen nicht ausreicht. Verstehen erfordert vielmehr Lernaktivitäten, mit denen Lernende das im Film erklärte Wissen selbstständig verarbeiten können. Unser Ansatz der „Interaktiven Rekonstruktion“ basiert auf der Idee, für die Konstruktion derartiger Aktivitäten Bildmaterial aus dem Film selbst einzusetzen und so zu bearbeiten, dass Lernende die im Film dargestellten (experimentellen) Handlungen oder auch die Auswertung von Messergebnissen interaktiv nachvollziehen können. Eingebettet in eine an die Dramaturgie des Films angelehnte digitale Lernumgebung, bietet diese Verknüpfung aus erklärenden und aktiven Elementen neue didaktische Ge- staltungsmöglichkeiten. Wir erproben dieses Konzept derzeit anhand des Lehrfilms „Time dilation, an experiment with mu-mesons“, der 1963 im Rahmen des US-Bildungsprogramms des Physical Science Study Committee (PSSC) entstand und ein klassisches Experiment zum Nachweis des Phänomens der Zeitdilatation in der speziellen Relativitätstheorie detailliert dokumentiert.</p> </div> </div> </div> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1253 Lehrkräftefortbildung zu Augmented Reality-Experimenten im Physikunterricht 2022-06-15T14:43:54+02:00 Mareike Freese freese@physik.uni-frankfurt.de Albert Teichrew teichrew@physik.uni-frankfurt.de Jan Winkelmann jan.winkelmann@ph-gmuend.de Roger Erb roger.erb@physik.uni-frankfurt.de Mark Ullrich m.ullrich@psych.uni-frankfurt.de Michael Tremmel tremmel@psych.uni-frankfurt.de <p>Physikalische Modelle sind als Teil der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung in den Bildungsstandards verankert. &nbsp;Studien zeigen jedoch, dass selbst Lehrkräfte häufig Schwierigkeiten mit abstrakten Modellen haben und diese daher weniger häufig explizit im Unterricht behandelt werden. Das digitale Werkzeug Augmented Reality (AR) ermöglicht, reale Experimente im Physikunterricht in Echtzeit um virtuelle Modellierungen zu erweitern, was die zugrundeliegenden Modelle besser zugänglich macht. In dem QLB-geförderten Projekt „diMEx“ wurde eine Fortbildung entwickelt, durchgeführt und evaluiert, in der Lehrkräfte darin geschult werden, AR-Experimente im eigenen Unterricht einzusetzen und mithilfe der Dynamische Geometrie-Software (DGS) GeoGebra eigenständig zu entwickeln. Abschließend wurde die Implementation gemeinsam reflektiert und die Entwicklung der digitalen und Modellkompetenzen in einem Prä-Post-Design qualitativ und quantitativ untersucht.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1258 PUMA : Spannungslabor - Eine AR-Applikation für den Einsatz in der E-Lehre der Sek I 2022-06-13T10:54:24+02:00 Florian Frank florian.frank@uni-wuerzburg.de Christoph Stolzenberger christoph.stolzenberger@physik.uni-wuerzburg.de Thomas Trefzger trefzger@physik.uni-wuerzburg.de <p>Mit Hilfe von Augmented-Reality (AR)-Apps können virtuelle Objekte und Texte in Echtzeit in die reale Welt (z.B. auch bei physikalischen Experimenten) eingefügt werden. Unter dem Namen PUMA (<strong>P</strong>hysik<strong>U</strong>nterricht <strong>M</strong>it <strong>A</strong>ugmentierung) werden am Lehrstuhl für Physik und ihre Didaktik der Universität Würzburg AR-Applikationen für den Einsatz in der schulischen Physiklehre entwickelt. Die AR-App PUMA : <em>Spannungslabor</em> erweitert Experimente zu einfachen Stromkreisen um virtuelle Darstellungen elektrischer Ströme und Potentiale gemäß ausgewählter Analogie-Modelle. Durch die Beobachtung dieser sonst nicht wahrnehmbaren Größen können Schüler*innen selbstständig erforschen, warum und auf welche Weise Elektronen in geschlossenen Stromkreisen fließen und welche physikalischen Gesetzmäßigkeiten bei Reihen- oder Parallelschaltungen gelten. Die App bietet Möglichkeiten für die Bildung und Überprüfung eigener qualitativer Aussagen zum Stromkreis und erlaubt durch Einblendung von Kenn- und Messwerten zusätzlich die Gewinnung halbquantitativer Erkenntnisse. In Lupen-Ansichten verschiedener elektrischer Bauteile können außerdem die Interaktionen der Leitungselektronen mit den Atomrümpfen nach dem Drude-Modell beobachtet werden und ein qualitatives Verständnis für den elektrischen Widerstand gebildet werden. Die Applikation soll dadurch die Entwicklung einer korrekten Modellvorstellung zu elektrischen Stromkreisen entscheidend unterstützen und sowohl das Fortbestehen als auch die Entwicklung fehlerhafter Schülervorstellungen verhindern.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1304 PUMA: Web-AR-Techniken als Ergänzung des Physikunterrichts 2022-06-15T23:28:48+02:00 Stefan Kraus stefan.kraus@physik.uni-wuerzburg.de Thomas Trefzger thomas.trefzger@uni-wuerzburg.de <p>Schülerexperimente mit starken Lasern, radioaktiven Präparaten und extremen optischen Dichten? PUMA (Physik-Unterricht Mit Augmentierung) stellt interessante Möglichkeiten zur Verfügung, unsere Welt anhand digitaler Hilfsmittel zu erweitern und zu verstehen. Zum einen als Unterstützung von Realexperimenten, zum anderen für Heimexperimente mit minimalem Materialaufwand. AR-Anwendungen sind meist mit der Installation einer eigenen App und daraus resultierenden Hürden für die Schülerinnen und Schüler verbunden. Web-AR-Anwendungen hingegen öffnen sich direkt im Browser des Geräts. Dieser ist auf Smartphones wie Tablet-PCs vorhanden und macht die App zudem unabhängig vom Betriebssystem der Nutzerinnen und Nutzer. Mit Blick auf den Physikunterricht soll hier zunächst beleuchtet werden, inwieweit Web-AR-Techniken mit den Features von nativen Apps (maßgeschneidert für iOS oder Android) mithalten können und welche Vorteile sich für den praktischen Einsatz ergeben. Dazu werden exemplarisch Anwendungen aus der geometrischen Optik präsentiert, die zum Ausprobieren einladen und weitere Perspektiven aufzeigen.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1244 Scientifically Speaking: Kollaboratives Lernen digital unterstützen 2022-06-03T08:09:02+02:00 Thomas Sean Weatherby weatherby@physik.uni-frankfurt.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de <div class="page" title="Page 1"> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p>Die individuelle und flüchtige Natur des Schülergesprächs macht es schwierig, dieses in einer ganzen Klasse bei allen erfolgreich zu strukturieren. Da die Lehrkraft nicht bei jeder einzelnen Diskussion anwesend sein kann, um die Lernenden zu den naturwissenschaftlichen Vorstellungen zu führen, wird in diesem Vortrag eine Web-App vorgestellt, die die Lehrkräfte dabei unterstützen soll, Schülergespräche zu einem einfachen und gewinnbringenden Teil des naturwissenschaftlichen Unterrichts zu machen. Aufbauend auf Forschungsergebnissen in der Literatur zu kollaborativem und digitalem Lernen werden die Ideen hinter dem Design und der Verwendung der Software vorgestellt. Die dazugehörige Studie, die gerade in mehreren Schularten in Großbritannien läuft, bettet die Web- App in einen erprobten Lehrplan zu einfachen Stromkreisen ein und vergleicht den Lernerfolg mit und ohne Benutzung der Software.</p> </div> </div> </div> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1282 Vergleich von Videoanalyse-Apps auf Tablets 2022-06-15T09:46:13+02:00 Vinit Suri suri@physik.uni-frankfurt.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de <p class="PhyDid-Abstract">Die Videoanalyse von Bewegungen ist im Physikunterricht bereits weit verbreitet. Für Schülerinnen und Schüler ist es selbstverständlich, Videoaufnahmen zu nutzen, und sie verfügen über die Möglichkeit, jederzeit und überall digitale Videoclips aufzuzeichnen. So bietet sich im Physikunterricht der Einsatz von Videoanalyse an, um die Alltagswelt der Schülerinnen und Schüler mit dem Mechanikunterricht zu verbinden.</p> <p class="PhyDid-Abstract">Besonders einfach ist die Videoanalyse auf mobilen Endgeräten. Für diese sogenannte mobile Videoanalyse gibt es bereits einige Videoanalyse-Apps für unterschiedliche Betriebssysteme, die sich in ihrer Bedienung und ihren Möglichkeiten zum Teil erheblich unterschieden, für die es aber bisher keinen systematischen Vergleich gab. Fünf derzeit auf dem Markt verfügbare Videoanalyse-Apps für Tablets wurden systematisch getestet, kriteriengeleitet verglichen und hinsichtlich des Einsatzes im Physikunterricht bewertet, sodass den Lehrkräften die Entscheidungsfindung für eine geeignete App erleichtert wird. Fünf Apps und die Vergleichsergebnisse werden vorgestellt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1290 VRE Physik im digitalen Labor 2022-06-15T16:21:23+02:00 Johannes F. Lhotzky lhotzky@uni-mainz.de William Lindlahr lindlahr.william@fh-swf.de Klaus Wendt klaus.wendt@uni-mainz.de <p>Der Physikunterricht lebt von seinen Experimenten und von der aktiven Auseinandersetzung mit physikalischen Phänomenen und Untersuchungsgegenständen. Es gibt aber Versuche, die aus verschiedensten Gründen nicht oder nur erschwert im Unterricht durchgeführt werden können. Als Gründe zu nennen sind hohe Gefahrenquellen, die von bspw. radioaktiven Stoffen, Lasern oder Hochspannung ausgehen, Kosten oder Aufwand. Eine Möglichkeit, dennoch experimentieren zu können, bieten die an der Johannes Gutenberg-Universität entwickelten Virtual-Reality-Experimente (VRE), die in einer digitalen, aber authentischen Welt reale Physik abbilden. Innerhalb der VRE können Experimente mit allen dazugehörigen Apparaturen und Geräten benutzt und bedient werden. Der Funktionsumfang der Software sieht u. a. vor, Spannungen und Ströme einzustellen, Messbereiche an Multimetern zu variieren oder Timer und Zählvorrichtungen zu betätigen – wie im Realexperiment. Durch die plattformübergreifende Kompatibilität der Software ist es neben Smartphones, Tablets und Computern möglich, die virtuellen Versuche auf interaktiven Bildschirmen oder Whiteboards zu betreiben. Im folgenden Beitrag werden konkrete Realisierungen am Beispiel des Cs-Ba-Generators und der Röntgenspektroskopie präsentiert.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1240 Ein spielerischer Einstieg in die Quantenprogrammierung mit QuantumVR 2022-06-02T09:57:00+02:00 Franziska Greinert f.greinert@tu-braunschweig.de Tobias Voss tobias.voss@tu-braunschweig.de Rainer Müller rainer.mueller@tu-braunschweig.de Linus Krieg l.krieg@tu-braunschweig.de Gowtham Muthusamy g.muthusamy@tu-braunschweig.de Franziska Rücker franziska.ruecker@szenaris.com Klaus Bock-Müller klaus.bock-mueller@szenaris.com <p>Im Projekt QuantumVR entwickeln wir ein VR-Spiel für den Einstieg in die gatterbasierte Quantenprogrammierung. Quantencomputing hat in den letzten Jahren deutlich an Bekanntheit gewonnen, auch in der breiten Bevölkerung. Im Rahmen der „Quantum aktiv“ Outreach-Initiative sollen Hemmungen gegenüber dieser neuen, scheinbar rätselhaften, vielleicht sogar beängstigenden Technologie abgebaut und Interesse geweckt werden.<br>Unser Ansatz ist ein Spiel mit Escape-Elementen in virtueller Realität (VR). Kleine Quantenalgorithmen müssen durch Platzieren einfacher Quantengatter (X, H und CX) gelöst werden, um Tiere zu befreien. Eingesetzt werden soll das Spiel bei Events wie Hochschulinformationstagen, aber auch in Workshops mit anschließender Aufbereitung der Inhalte. Die Zielgruppe sind hauptsächlich Schülerinnen und Schüler der Oberstufe, aber auch der Einsatz in der Hochschullehre für den Einstieg in die Quantengatter ist denkbar. Vorgestellt werden das Spiel und erste Erfahrungen aus dem Einsatz.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1281 Entwicklung von Analogie-Experimenten zum quantenmechanischen Messprozess 2022-06-15T09:39:25+02:00 Stefan Aehle Stefan.aehle@uni-jena.de Philipp Scheiger philipp.scheiger@uni-jena.de Holger Cartarius holger.cartarius@uni-jena.de <p>Quantenphysikunterricht steht von Natur aus vor der Herausforderung, den Lernenden ein Thema&nbsp;näher zu bringen, das scheinbar gegen jede alltägliche Intuition geht. Umso wichtiger scheint es, in&nbsp;einer multiperspektivischen Herangehensweise verschiedene Repräsentationen für das komplexe&nbsp;Verhalten von Quantenobjekten zu wählen. Im Folgenden bieten wir eine Repräsentation zum Verhalten&nbsp;von Einzelphotonen an Polarisationsfiltern an, die auf der Zusammenarbeit von 3D-Druck,&nbsp;Arduino-Microcontrollern und NFC-Chips basiert. Besonderer Fokus dieser Analogie fällt dabei auf&nbsp;den quantenphysikalischen Messprozess.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1271 Explanation of Quantum Physics by Gravity and Relativity 2022-06-14T12:45:04+02:00 Hans-Otto Carmesin hans-otto.carmesin@t-online.de <p>Quantum physics is very successful in describing nature and developing technology. However, quantum physics had not yet been really understood. Instead, quantization procedures and postulates had been proposed without derivation from more general physics. Now, quantum physics has been derived as a natural consequence of the dynamics of vacuum. These dynamics, in turn, has been derived from gravity and relativity. Thus, quantum physics is a natural consequence of gravity and relativity. In this paper, I derive the dynamics of the vacuum, I derive quantum physics, and I propose a corresponding course of quantum physics.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1315 Exploration wichtiger ästhetischer Qualitäten der Wissenschaftsillustration am Beispiel von MR- AR- und Web3DApplikationen zur Präsentation von Experimenten in der Quantenphysik 2022-08-12T13:18:56+02:00 Jonas Lauströer Jonas.Laustroeer@haw-hamburg.de Reinhard Schulz-Schaeffer reinhard.schulz-schaeffer@haw-hamburg.de Paul Schlummer paul.schlummer@wwu.de Stefan Heusler stefan.heusler@wwu.de Adrian Abazi Adrian.abazi@wwu.de Carsten Schuck carsten.schuck@wwu.de Wolfram H. P. Pernice wolfram.pernice@wwu.de <p>Die aus der Designpraxis entwickelten Designlösungen auf Grundlage der etablieren Wissensbasis der Wissenschaftsillustration werden mit den Gestaltungsprinzipien von Richard E. Mayer Multimedia Learning (CTML) [1] und der Cognitive Load-Theory (CLT) [2] von John Sweller und Paul Chandler ins Verhältnis gesetzt. Obwohl die Prinzipien von E. Mayer auf Bildanalysen der Designpraxis basieren, zeigen sich interessante Differenzen zu den Entscheidungen in diesem good practice Beispiel einer Web3DLernumgebung zur Quantenverschränkung.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1306 How Excitations of the Vacuum form Mass 2022-06-15T23:58:13+02:00 Hans-Otto Carmesin hans-otto.carmesin@t-online.de <p>Materie ist ein zentrales Konzept. Sogar fundamentale Wechselwirkungen können durch Elementarteilchen mit Masse vermittelt werden. Das stellte die Physik zunächst vor ein Problem, denn die üblichen angewendeten Prinzipien der kleinsten Wirkung und der Eichinvarianz alleine sagen masselose Bosonen der Wechselwirkung vorher. Als Lösung wurde ein Phasenübergang vorgeschlagen, bei dem aus dem Vakuum Masse entsteht, das ist der Higgs-Mechanismus. Allerdings lässt der Mechanismus zwei zentrale Fragen unbeantwortet: Wie genau entsteht Masse? Welches Massenspektrum tritt auf? Hier wird meine neue Theorie des Vakuums vorgestellt, die alle Parameter des Standard Modells der Kosmologie liefert, und die auch die beiden obigen Fragen beantwortet. Ich berichte über Erprobungen in verschiedenen Lerngruppen.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1285 Quantenteleportation und Verschränkung im Science Center mit erweiterter Realität: Projekt Holodeck:Q 2022-06-15T14:12:08+02:00 Franziska Greinert f.greinert@tu-braunschweig.de Oliver Bodensiek o.bodensiek@tu-braunschweig.de Dominik Essing dominik.essing@phaeno.de Gowtham Muthusamy g.muthusamy@tu-braunschweig.de <p>Quantentechnologien, die Verfahren für die physikalisch abhörsichere Kommunikation nutzen, gewinnen zunehmend an Bedeutung und Bekanntheit. Damit gehen jedoch auch vielfach Skepsis und Verunsicherung mit einher. Daher sind Hemmungen abbauen und Interesse wecken die Hauptziele der Outreach-Initiative Quantum aktiv des BMBF und auch des Projektes Holodeck:Q.</p> <p>Im Wolfsburger Science Center phaeno entsteht im Rahmen des Projektes ein zweiteiliges Exponat. Im ersten Teil wird spielerisch in erweiterter bzw. „gemischter“ Realität (MR) das Quantenteleportationsprotokoll eingeführt, bevor im zweiten, vertiefenden Teil Verschränkung erlebbar wird. Für letzteres wird eine kommerzielle Einzelphotonenquelle mit zwei Polarisatoren verwendet, sodass die Verschränkung in der Polarisationsrichtung von Photonenpaaren beobachtbar wird. Vorgestellt werden das didaktische Konzept, der aktuelle Umsetzungsstand und die weiteren Pläne.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1272 Topologische Modelle für Ununterscheidbarkeit und Verschränkung 2022-06-14T13:36:15+02:00 Stefan Heusler Stefan.Heusler@uni-muenster.de Malte Ubben malte.ubben@uni-muenster.de <p>In diesem Beitrag stellen wir ein topologisches Modell für Quantenverschränkung vor. Das Modell kann auch ohne Kenntnis der mathematischen Hintergründe genutzt werden, um das Konzept der Ununterscheidbarkeit und des Zufalls in der Quantenphysik erfahrbar zu machen. Unser Ansatz basiert auf der geometrischen Deutung der Topologie eines einzelnen, sowie eines Paars von Qubits im Hilbertraum. Wesentlich ist hierbei das sogenannte Hopf-Mapping vom Hilbert-Raum auf die Bloch-Kugel, und eine Verallgemeinerung des sogenannten Dirac’schen Gürteltricks.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1305 Assessing Austrian high school students‘ understanding of basic wave optics phenome-na using the Conceptual Survey on Wave Optics 2022-06-15T23:53:20+02:00 Karolina Matejak Cvenic karolina@phy.hr Maja Planinic maja@phy.hr Ana Susac Ana.Susac@fer.hr Lana Ivanjek lana.ivanjek@tu-dresden.de Katarina Jelicic kjelicic@phy.hr Martin Hopf martin.hopf@univie.ac.at <p>The Conceptual Survey on Wave Optics (CSWO) is a new diagnostic instrument aimed at the assessment of high school students’ understanding of some basic phenomena of wave optics. The CSWO consists of 26 multiple choice items that include questions about double-slit and optical grating interference, single-slit diffraction, and polarization of light. Both Croatian and Austrian students were tested in the process of the CSWO development and validation. The final version of the CSWO was administered to 167 students at several Viennese high schools, who took the test in an online form after finishing regular school instructions on wave optics. The survey was conducted during the summer term of school year 2020/21. The Rasch analysis of the results of Austrian students on this survey is presented and discussed, together with some implications for high school instruction on wave optics. The results suggest that wave optics is a rather difficult topic for high school students, and it seems that recognizing patterns and explaining the basic wave optics phenomena are especially difficult tasks for students.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1217 Bedeutung des non-formalen Lernens für die MINT-Bildung 2022-05-25T15:06:59+02:00 Kai Bliesmer kai.bliesmer@uol.de Michael Komorek michael.komorek@uol.de <p>Das non-formale Lernen an außerschulischen Lernorten wie Science Centern, Nationalparkhäusern, Wissenschaftsmuseen, Schülerlaboren und weiteren Einrichtungen differenziert sich zusehends aus und bereichert die MINT-Bildungslandschaft in Deutschland. Dennoch sind die Bildungsangebote dieser Lernorte bisher unvernetzt, was Kindern und Jugendlichen einen systematischen Kompetenzaufbau unter Nutzung mehrerer Lernorte erschwert. Um die Angebote im Nordwesten Deutschlands weiterzuentwickeln und deren Vernetzung zu erhöhen, ist der MINT-Cluster AHOI_MINT entstanden, der vom BMBF gefördert wird. Für die zielgerichtete Bewältigung dieser Aufgaben ist flankierende Forschung notwendig. Ein Part ist dabei eine Interviewstudie mit Stakeholdern, also Personen, die sich aus einer einflussreichen und herausgehobenen Position heraus ideell und/oder finanziell für das non-formale Lernen einsetzen. Fragen, die mit der Interviewstudie beantwortet werden sollen, sind: Welche Bedeutung hat die MINT-Bildung für die Gesellschaft sowie für das Individuum? Wie wird das Image der MINT-Disziplinen in der Gesellschaft eingeschätzt? Welches Potenzial hat das non-formale Lernen, um die MINT-Bildung in der Gesellschaft zu verbessern, und wo stoßen non-formale Lernangebote dabei an Grenzen? Ergebnisse der Studie werden eingesetzt, um den Entwicklungsarbeiten im MINT-Cluster neue Impulse zu geben, dienen aber auch dazu, Generalsierungen zur Bedeutung des non-formalen Lernens sowie zu dessen Entwicklungsperspektiven aus Stakeholdersicht vornehmen zu können.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1297 Climate Escape – Entkommen aus der Klimakatastrophe?! 2022-06-15T18:34:17+02:00 Timo Graffe timo.graffe@uni-mainz.de Johannes F. Lhotzky lhotzky@uni-mainz.de Uwe Oberlack oberlack@uni-mainz.de Filip Sirrenberg fsirrenb@students.uni-mainz.de Klaus Wendt kwendt@uni-mainz.de <div> <p class="PhyDid-Abstract">„Climate Escape“ ist ein interaktives Schülerlabor in Form eines Escape Rooms zu den Themen „Klimawandel“ und „Nachhaltigkeit“. Schulklassen können das Escape Game mit Modellversuchen im NaTLab Physik der Johannes Gutenberg-Universität (JGU) Mainz durchleben. Der Escape-Game-Ansatz bietet eine Möglichkeit, physikalische Inhalte spielerisch zu vermitteln, um auf diese Weise eine kontextbezogene motivierende Lernumgebung zu gestalten. Dieser Beitrag soll das Konzept des Escape Games als Lernumgebung exemplarisch am Schülerlabor „Climate Escape“ veranschaulichen und dabei vermitteln, welche Schritte bei der Entwicklung eines Escape Games für den Physikunterricht beachtet werden müssen.</p> </div> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1302 Closing the science-action gap: 2022-06-15T22:20:55+02:00 Jonathan Grothaus jonathan.grothaus@physik.uni-wuerzburg.de Markus Elsholz markus.elsholz@physik.uni-wuerzburg.de Thomas Trefzger thomas.trefzger@physik.uni-wuerzburg.de <p>Die Klimakrise ist eine der großen Herausforderungen, die die Schülerinnen und Schüler, die den Physikunterricht besuchen lösen müssen. Der naturwissenschaftliche, und damit auch physikalische Unterricht scheitert aber bislang daran, die Lücke zwischen Problembewusstheit und gesellschaftlichen Handeln zu schließen. Hier sollen anhand zweier Modelle aus der Umweltpsychologie Ansätze erkundet werden, wie Unterricht vom Wissen zum Handeln kommen kann.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1317 Mädchenförderung in der Physik 2022-09-07T11:28:06+02:00 Christiane Richter christiane.richter@uni-oldenburg.de Michael Komorek michael.komorek@uol.de <p>Der Frauenanteil am Institut für Physik an der Universität Oldenburg (UOL) liegt durchschnittlich bei&nbsp; 25%. Um diesen Anteil auf allen Qualifikationsebenen zu erhöhen, wurden zwei markante Stellen identifiziert, an denen Maßnahmen ansetzen sollen. Zuerst soll es bereits in der Schule gelingen, mehr Schülerinnen für das Fach Physik zu begeistern. Cimpian et al. (2020) bringen dabei den Aspekt, vor allem die die durchschnittlich Begabten in den Blick zu nehmen, denn bei ihnen ist das Defizit jener am größten, die sich von Physik abwenden und sich nicht zutrauen, aufgrund eines niedrigem Fähigkeitsselbstkonzept ein MINT-Studium aufzunehmen. Die Universität Oldenburg hat einen Maßnahmenkatalog entwickelt, der am Fähigkeitsselbstkonzept von Mädchen hinsichtlich der MINT-Disziplinen ansetzt, dieses zu unterstützen sucht und für Physik begeistern möchte. In einem dieser Maßnahmen werden Mädchen in einem Dreischritt aus individueller Vorbesprechung eines Experimentiertages, dem Experimentiertag an einem außerschulischen Lernort und der individuellen Nachbesprechung mit Beratung zum Weiterlernen längerfristig unterstützt. Begleitet durch zwei Bachelor-Arbeiten wurde diese Maßnahme in Kooperation mit dem Projekt AHOI_MINT im WiSe 21/22 erprobt und evaluiert.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1235 MINT-Begeisterung wecken, fördern und halten - zwei Beispiele für außerschulische Lernangebote 2022-06-15T23:29:13+02:00 Dina Al-Kharabsheh d.al-kharabsheh@tu-bs.de Anne Geese a.geese@tu-braunschweig.de Rainer Müller rainer.mueller@tu-bs.de <p>Außerschulische MINT-Aktivitäten sind aktuell wenig populär. Sie können aber für mehr Bildungsgerechtigkeit sorgen, indem sie sich an benachteiligte Gruppen wenden. Dies sind z.B. Mädchen und junge Frauen, deren Weg in die MINT-Fächer durch gesellschaftliche Rollenzuschreibungen erschwert wird, aber auch Kinder aus bildungsfernen Regionen, die außerhalb der Schule keine Berührungspunkte mit naturwissenschaftlichen Themen haben. Wir stellen zwei Beispiele für außerschulische Lernangebote vor, die genau diese beiden Zielgruppen ansprechen: Der Forschungsclub changING richtet sich an Mädchen und junge Frauen und bietet seit 2019 in zweiwöchentlichen Gruppentreffen Einblicke in die Luftfahrt der Zukunft. Angekoppelt an den Exzellenzcluster zur nachhaltigen Luftfahrt SE<sup>2</sup>A möchte er jungen Frauen den Weg in ein ingenieurwissenschaftliches Studium ebnen. Die MINT Liga startet im Sommer 2022 und ist ein vom BMBF geförderter MINT-Cluster. An Ankerpunkten wie Jugendzentren in sozial benachteiligten Quartieren finden regelmäßig MINT-Angebote statt, wobei die verschiedenen Ankerpunkte in einer Liga gegeneinander antreten und am Ende einen MINT-Meister küren. Wir stellen diese beiden MINT-Angebote vor und betrachten ihre Gelingensbedingungen.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1228 Naturwissenschaftlicher Unterricht in Straßenschulen 2022-05-30T10:12:34+02:00 Matthias Fischer m.fischer@ph-heidelberg.de Manuela Welzel-Breuer welzel@ph-heidelberg.de <p>Aufbauend auf dem SDGs „Quality Education“ und dem Right to Science aus der UN-Menschenrechtskonvention begründet sich das Recht jeder Person auf naturwissenschaftliche Bildung. Allerdings gibt es auch in Deutschland Bevölkerungsgruppen, für die dieses Recht auf hochwertige (naturwissenschaftliche) Bildung noch nicht realisiert wurde. Betrachtet man die Erfahrungsberichte der insgesamt 37000 deutschen Straßenjugendlichen zu ihrer Schulzeit und ihre (nicht) erreichten schulischen Abschlüsse, wird die Diskrepanz zwischen verbrieftem Recht und Realität besonders deutlich. Im Hinblick auf die oft misslingenden Schulkarrieren und die alles andere als gewöhnlichen Lebenslagen der Straßenjugendlichen stellt sich die Frage, welche besonderen Lernvoraussetzungen sie in eine (naturwissenschaftliche) Lernsituation mitbringen. Erst durch Beantwortung dieser Frage können Schulen und Lehrkräfte unterstützend auf ihre Bedarfe eingehen. Zur Klärung der Frage wurde eine Interviewstudie mit naturwissenschaftlichen Lehrkräften und Verantwortlichen von deutschen Straßenschulen durchgeführt, wobei besagte Schulen Straßenjugendlichen auf deren Bedürfnisse zugeschnittene Bildungsangebote anbieten.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1260 Physikalische Bildung in komplementär vernetzten non-formalen Lernangeboten 2022-06-13T14:13:03+02:00 Jonas Tischer jonas.tischer@uni-oldenburg.de Christin Sajons christin.marie.sajons@uni-oldenburg.de Michael Komorek michael.komorek@uni-oldenburg.de <p>Außerschulische Lernorte verfügen über das Potenzial, komplexe Themen interdisziplinär zu beleuchten. Die physikalische Perspektive ist dabei eine notwendige, denn sie erlaubt Kindern und Jugendlichen, naturwissenschaftlich-technische Zusammenhänge in ihrer Vielseitigkeit nachvollziehen und anderen erklären zu können. In einer von der niedersächsischen BINGO-Umwelt­stiftung geförderten „Komplementären Projektwoche“ sind vorhandene Angebote verschiedener non-formaler Lernorte (Museum, Schülerlabor, Umweltbildungszentrum etc.) zum Thema ‚Herausforderung Leben im Klimawandel‘ ergänzend bzw. im Kontrast zueinander kombiniert worden. An der Projektwoche haben fünf 6. Schulklassen an vier Tagen je einen der Lernorte besucht und am fünften Tag ihre Erfahrungen reflektiert. Die physikalische Perspektive ist an den Lernorten unterschiedlich stark ausgeprägt gewesen. Die Projektwoche ist mittels Beobachtungen und Interviews mit Schüler:innen und Lehrpersonen (Schule, Lernort) empirisch begleitet worden, wobei Interview­transkripte und Arbeitsergebnisse der Schüler:innen kategorienbasiert ausgewertet und aufeinander bezogen worden sind. Es zeigt sich, dass Schüler:innen angebotene Perspektiven (auch die physikalische) einnehmen und rekonstruieren und dabei komplexes Wissen über die Herausforderungen des Klimawandels aufbauen und anwenden können.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1227 Zur Rolle von naturwissenschaftlicher Bildung in Straßenschulen 2022-05-30T10:09:48+02:00 Matthias Fischer m.fischer@ph-heidelberg.de Manuela Welzel-Breuer welzel@ph-heidelberg.de <p>In Deutschland leben circa 37000 Straßenjugendliche. Ihre Lebenslagen sind häufig ebenso prekär wie ihre Bildungssituation. Viele haben negative Schulerfahrungen gesammelt. Sie brechen überdurchschnittlich oft die Schule ab und geben häufiger als Peers einen Hauptschulabschluss als höchsten Schulabschluss an. Unter anderem aufgrund ihrer negativen Erfahrungen erwerben sie auch später keinen (höherwertigeren) Schulabschluss mehr. Als Antwort darauf wurden in Deutschland Straßenschulen gegründet, die Straßenjugendlichen unter Berücksichtigung ihrer Lebenslagen das Nachholen von Abschlüssen ermöglichen. Naturwissenschaftliche Bildung hat dabei das Potential, die Lebensumstände von Straßenjugendlichen (langfristig) zu verbessern. Dementsprechend stellt sich die Frage, welche Rolle naturwissenschaftlicher Unterricht in den Straßenschulen einnimmt. Diese Studie sucht systematisch nach Straßenschulen, kategorisiert diese und erfasst, ob naturwissenschaftliche Fächer unterrichtet werden. Mittels Experteninterviews werden Gründe für fehlende naturwissenschaftliche Bildung erhoben und die Inhaltsauswahl in den naturwissenschaftlichen Fächern sowie die Ziele bei deren Vermittlung untersucht.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1238 Auswirkungen der Lehr-Lernüberzeugungen studentischer Tutor*innen 2022-06-01T11:53:54+02:00 Robin Dexheimer-Retuer robin.dexheimer-reuter@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de Thomas Trebing thomas.trebing@physik.tu-darmstadt.de <p>Von studentischen Tutor*innen geleitete Übungen stellen an vielen Universitäten einen wichtigen Baustein der Lehre dar, welcher empirisch jedoch noch wenig untersucht ist. Insbesondere zum Einfluss der Lehr-Lernüberzeugungen von Tutor*innen erscheinen weitere Erhebungen lohnenswert, da sich diese auf das Handeln der Tutor*innen und hierüber auch auf den Erfolg der Studierenden auswirken können (Mediationsmodell). In der Informatik erwiesen sich die Lehr-Lernüberzeugungen von Tutor*innen als prädiktiv für ihre Bewertung durch die Studierenden [1]. Im Bereich der universitären Physikübungen steht eine ähnliche Überprüfung zum Einfluss der Überzeugungen von Tutor*innen noch aus. Daher ist es Ziel des geplanten Projektes, das Mediationsmodell in diesem Kontext zu untersuchen. Die Qualität der Übungsleitung wird in Anlehnung an die COACTIV-Studie [2] durch Befragung der Studierenden zur wahrgenommenen Gruppenführung, kognitiven Aktivierung und konstruktiven Unterstützung operationalisiert. Außerdem wird die Zufriedenheit der Studierenden mit der Übungsbetreuung sowie ihr Erfolg in der betreffenden Lehrveranstaltung erfasst. Im Beitrag werden die Forschungsfragen und das entsprechende Design der Studie vorgestellt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1249 Belastungstrajektorie in der Studieneingangsphase Physik 2022-06-07T15:35:27+02:00 Simon Z. Lahme simon.lahme@uni-goettingen.de Jasper O. Cirkel jasper.cirkel@phys.uni-goettingen.de Larissa Hahn larissa.hahn@uni-goettingen.de Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de Ronja Langendorf ronja.langendorf@phys.uni-goettingen.de Susanne Schneider sschnei@gwdg.de <p>Die Studieneingangsphase Physik stellt Studierende vor vielfältige Herausforderungen. Eine Nichtpassung zwischen universitären Anforderungen und persönlichen Ressourcen kann zum Empfinden von Belastung führen. An der Universität Göttingen wurde daher während des ersten Studiensemesters auf wöchentlicher Basis die wahrgenommene Belastung der Studierenden mit dem Perceived Stress Questionnaire (Levenstein et al., 1993; im Deutschen validiert von Fliege et al., 2001) erfasst. Die resultierende „Belastungstrajektorie“ zeigt einen charakteristischen Verlauf mit einer hohen wahrgenommenen Belastung ab etwa der achten Vorlesungswoche bis zum Ende der Prüfungsphase. Die Daten geben Auskunft über die empfundene Beanspruchung seitens der Studierenden zu Beginn ihres Physikstudiums, sodass perspektivisch zielgerichtete Unterstützungsmaßnahmen und Weiterentwicklungen des Lehrangebots möglich werden. Neben der Vorstellung der Initiative und der ersten Ergebnisse wird in diesem Beitrag auch das verwendete Erhebungsinstrument (re-)validiert, da es bislang nicht in der Zielgruppe der Physikstudierenden eingesetzt wurde.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1275 Die WiMINT-AGs Mathematik und Physik 2022-06-14T16:33:48+02:00 Manuela Boin manuela.boin@thu.de Britta Schütter-Kerndl Britta.Schuetter-Kerndl@hs-aalen.de Bernd Oder bernd.oder@arcor.de Achim Boger achim.boger@gs-gd.de Karin Lunde Karin.Lunde@thu.de <p>Viele Erstsemester in WiMINT-Studiengängen (<strong>Wi</strong>rtschaft, <strong>M</strong>athematik, <strong>I</strong>nformatik, <strong>N</strong>aturwissenschaft und <strong>T</strong>echnik) haben zu Studienbeginn fachliche Probleme – nicht nur, aber sehr häufig – in Mathematik und Physik. Die Arbeitsgruppe cosh (<strong>co</strong>operation <strong>S</strong>chule–<strong>H</strong>ochschule) setzt sich deshalb für eine intensive Zusammenarbeit zwischen Schulen und Hochschulen in Baden-Württemberg ein. LehrerInnen erarbeiten gemeinsam mit ProfessorInnen Möglichkeiten, Schüler-Innen besser auf ein Hochschulstudium vorzubereiten. Ein Ziel von cosh ist es dabei, Angebote für Studieninteressierte zu entwickeln, die diese Anfangsschwierigkeiten mindern sollen. Ein solches Angebot sind die hier vorgestellten WiMINT-AGs Mathematik und Physik.</p> <p>WiMINT-AGs sind studentische Tutorien, die in Kooperation zwischen einer Hochschule und einer Schule stattfinden. Didaktisch geschulte Studierende wiederholen, üben und vertiefen Grundlagen der Mathematik bzw. Physik mit interessierten SchülerInnen. Eine weitere wichtige Aufgabe der TutorInnen ist die Weitergabe eigener Erfahrungen aus dem Studienbeginn. Ein Block zur Studienorientierung und -beratung rundet die AG ab.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1269 Einsatz von multiplen Repräsentationsformen zur qualitativen Beschreibung realer Phänomene der Fluiddynamik 2022-06-14T11:05:50+02:00 Christian Rabe christian.rabe@stud.uni-goettingen.de Vincent Drews vincent.drews@stud.uni-goettingen.de Larissa Hahn larissa.hahn@uni-goettingen.de Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de <p>Empirische Studien zeigten, dass die qualitative Beschreibung realer Phänomene in der Fluiddynamik Lernenden häufig Schwierigkeiten bereitet, insbesondere wenn vektorielle Feldkonzepte eine Rolle spielen, wie z. B. bei der Kontinuitätsgleichung. Aus diesem Grund wurden multi-repräsentationale Lehr-Lern-Materialen zu vektoriellen Feldkonzepten entwickelt, die verschiedene für die Fluidmechanik relevante Repräsentationsformen (Formeln, Vektorfelder) sowie ihre Verbindung beinhalten. In der Physikdidaktik ist bekannt, dass sich die Verwendung von multiplen Repräsentationsformen in vielen Fällen als lernförderlich erweisen kann; eine kohärente Übersetzung zwischen realem Phänomen und Repräsentationsform allerdings auch Schwierigkeiten bereitet. Aus diesem Grund wurde im Rahmen einer Studie das studentische Verständnis der Kontinuitätsgleichung in Flüssigkeitsströmungen untersucht. Durch den Einsatz einer Akzeptanzbefragung konnten Lernschwierigkeiten im Umgang mit den Lehr-Lern-Materialen sowie bezüglich fluidmechanischer Konzepte identifiziert werden, die der Weiterentwicklung der Materialien im Stil des Design-Based Research dienen. Die Fluiddynamik erwies sich dabei als ein äußerst reichhaltiges Feld für physikdidaktische Forschungsarbeiten mit hoher Anschlussfähigkeit an die Elektrodynamik.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1231 Hochschuldidaktischer Vergleich von smartphonebasierten Experimentierhausaufgaben und klassischen Übungsaufgaben 2022-05-30T13:16:23+02:00 Andreas Kaps andreas.kaps@uni-leipzig.de Frank PD Dr. Stallmach stallmac@physik.uni-leipzig.de <p>Smartphonebasierte Experimentieraufgaben wurden als Teil der wöchentlichen Hausaufgaben in einem einführenden Mechanikkurs an der Universität eingesetzt und im Rahmen einer quasi-experimentelle Feldstudie im zwei Kohorten Design mit klassischen algorithmischen Übungsaufgaben verglichen. Die Auswirkungen des jeweiligen Aufgabentyps auf Motivation, Interesse und konzeptionelles Verständnis der Studierenden wurden gemessen. Die empirischen Ergebnisse zum Lernerfolg zeigen einen signifikant positiven Einfluss der smartphonebasierten Aufgabe zur Thema Dynamik starrer Körper mit einer mittleren Effektgröße von . Für das Thema Analyse von Drehbewegungen konnte ein positiver Lernerfolg für beide Gruppen nachgewiesen, wobei die Effektgröße der smartphonebasierten Experimentieraufgabe&nbsp; mit &nbsp;nur geringfügig besser als die der klassische Übungsaufgabe ist. Die extrinsische kognitive Belastung in der Interventionsgruppe mit den smartphonebasierten Aufgabenstellung zeigte sich als signifikant geringer, was als Grund dafür angenommen wird, dass die komplexere experimentelle Aufgabenstellung das konzeptionelle Verständnis der Studierenden fördern können.</p> <p>&nbsp;</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1291 Lehramtsspezifischer Professionsbezug in Fachveranstaltungen 2022-06-15T16:50:41+02:00 Benedikt Gottschlich benedikt.gottschlich@uni-tuebingen.de Jan-Philipp Burde jan-philipp.burde@uni-tuebingen.de <p class="PhyDid-Abstract">Die Notwendigkeit einer fundierten fachlichen Ausbildung für Physik-Lehramtsstudierende ist unbestritten, insbesondere für angehende Gymnasiallehrkräfte. Eine rein fachsystematische Studienstruktur mit vielen Überschneidungen zur Ausbildung von B.Sc.-Studierenden birgt allerdings die Gefahr, die Lehramtsstudierenden nicht ausreichend auf die Herausforderungen des Physikunterrichts vorzubereiten. Nicht wenige Standorte – so auch die Universität Tübingen – beabsichtigen daher, den lehramtsspezifischen Professionsbezug in der fachlichen Ausbildung der Lehramtsstudierenden zu stärken. Bisherige Veröffentlichungen zu diesem Themenkomplex beschreiben in der Regel Ansätze und Maßnahmen einzelner Standorte zur Integration von mehr Professionsbezug in die fachliche Ausbildung. Mit dem Anliegen, ein breiteres Bild über entsprechende Strukturen und Maßnahmen an deutschen Universitäten zu zeichnen, wurde eine entsprechende Befragung derjenigen Standorte durchgeführt, welche für das gymnasiale Lehramt ausbilden. Die in diesem Beitrag vorgestellten Ergebnisse machen deutlich, dass insbesondere in der Theoretischen Physik viele Standorte separate Angebote für Lehramtsstudierende machen, diese aber nur selten die spezifischen Bedarfe der angehenden Lehrkräfte berücksichtigen.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1284 Mindestanforderungskatalog Physik 2022-06-15T13:37:06+02:00 Hanno Käß hanno.kaess@hs-esslingen.de Tilmann Berger ber@gymren.bb.schule-bw.de Manuela Boin Manuela.Boin@thu.de Kim Fujan fujan@gbs-ehingen.de Marc Güßmann marc.guessmann@lgw-net.de Edme H. Hardy edme.hardy@kit.edu Florian Karsten karsten@seminar-stuttgart.de Gerrit Nandi gerrit.nandi@dhbw-heidenheim.de Ronny Nawrodt r.nawrodt@physik.uni-stuttgart.de Carsten Raudzis carsten.raudzis@reutlingen-university.de Ina Rieck rc@gsso.de Florian Schifferer fschifferer@gs-gp.eu Stefan Schwarzwälder sha@ces.karlsruhe.de Stefanie Walz Stefanie.m.walz@web.de <p>Erstsemester im Bereich der WiMINT-Studiengänge (Wirtschaft, Mathematik, Informatik, Naturwissenschaft, Technik) an den Hochschulen für Angewandte Wissenschaften (HAW) in Baden-Württemberg haben zu Studienbeginn sehr heterogene Kenntnisse in Mathematik und Physik. Dies erschwert den Übergang Schule-Hochschule. Die Arbeitsgruppe „cosh Mathematik“ hat hier 2012 mit ihrem Mindestanforderungskatalog Pionierarbeit geleistet. Er beschreibt mathematische Kenntnisse und Fertigkeiten, die Erstsemester zur erfolgreichen Aufnahme eines WiMINT-Studiums besitzen sollten. In Analogie dazu <br>wurde nun 2019 eine paritätisch aus den Bereichen Schule und Hochschulen zusammengesetzte Arbeitsgruppe „cosh Physik“ gegründet. Die Vorarbeiten der HAWen an einem Mindestanforderungskatalog Physik wurden von ihr weitergeführt und im Oktober 2021 zu einem Abschluss gebracht. Der Beitrag stellt den damit erreichten Stand vor.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1294 Peer Instruction in der Theoretischen Physik 2022-06-15T17:59:27+02:00 Philipp Scheiger p.scheiger@physik.uni-stuttgart.de Ronny Nawrodt r.nawrodt@physik.uni-stuttgart.de Holger Cartarius holger.cartarius@uni-jena.de <p class="PhyDid-Abstract"><span style="color: windowtext;" lang="DE">Die Peer Instruction mit Verständnisfragen und Diskussionen in Kleingruppen hat sich als aktivierenden Lehrmethode in vielen Lehrveranstaltungen etabliert. Für Themengebiete wie die Theoretische Physik gibt es aber noch kaum konkrete Umsetzungen, bzw. kaum Peer-Fragen zur Adaption oder zur Orientierung für Dozierende. In diesem Artikel beschreiben wir, welche Art von Peer-Fragen sich in der Theoretischen Physik einsetzen lassen und geben dazu jeweils Beispiele. Neben den klassischen Verständnis- und Konzeptfragen, wie sie bisher in der Peer Instruction gefordert werden, liefern wir Argumente für das aktive Trainieren von Formelverständnis und den Umgang mit Formalismen im Rahmen der Peer Instruction in Theoretischer Physik. Fragen und Fragentypen, mit denen dies möglich ist, werden ebenfalls aufgezeigt und beschrieben. Abschließend werden kurz die ersten Lehrerfahrungen mit der Peer Instruction in Theoretischer Physik beschrieben, die überwiegend positiv sind.</span></p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1248 Physikalisches Vorwissen in Physik-Nebenfachveranstaltungen 2022-10-06T12:27:11+02:00 Kevin Schmitt kevin.schmitt@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@tu-darmstadt.de <p>Aktuelle Forschungsergebnisse u.a. im Zusammenhang mit den tendenziell hohen Misserfolgs- bzw. Abbruchquoten in Physik belegen immer wieder, dass besonders mathematische aber auch physikspezifische (Vor-)Kenntnisse erheblichen Einfluss auf den Studienerfolg haben können. Dabei konzentrieren sich die bisherigen Erhebungen vorwiegend auf Studierende im Hauptfach (Müller et. al), während für die Gruppe der Physik-Nebenfachstudierenden, die im Hinblick auf voruniversitäre physikalische Ausbildung besonders heterogen ist, kaum empirische Erkenntnisse vorliegen.</p> <p>Vor diesem Hintergrund wurde ein Vorwissenstest entwickelt, um zunächst das physikalische Vorwissen von Studierenden in Physik-Nebenfachveranstaltungen zu untersuchen. Basierend auf der theoretischen Grundlage nach Hailikari (Hailikari et al., 2007; Hailikari, 2009), wird das physikalische Wissen dabei in verschiedene Wissensbereiche und Inhaltsfelder segmentiert. Es konnte auf bereits bestehende Messinstrumente (Binder et al., 2019; Binder, Schmiemann &amp; Theyssen, 2019; Müller, 2018; Riese et al., 2015) zurückgegriffen werden, die zielgruppengerecht adaptiert wurden.</p> <p>Der Vorwissenstest wurde im Wintersemester 21/22 in vier Lehrveranstaltungen der TU Darmstadt pilotiert. Die Auswertung der Ergebnisse lässt neben der Überarbeitung und Reliabilitätsprüfung des Tests auch vorläufige Aussagen über die Unterschiede im physikalischen Vorwissen zwischen den unterschiedlichen Studierendengruppen zu. Anhand der statistischen Ergebnisse werden die Konsequenzen für die Überarbeitung des Tests beschrieben.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1295 Quantenphysik und Astronomie – mehr als nur bunte Farben? 2022-06-15T18:18:08+02:00 Tobias Reinsch treinsch@pi5.physik.uni-stuttgart.de Lukas Maczewsky lukas.maczewsky@uni-rostock.de Holger Cartarius holger.cartarius@uni-jena.de Ronny Nawrodt r.nawrodt@physik.uni-stuttgart.de <p>Die Beobachtung des Sternenhimmels gehört nicht nur zu den ältesten Wissenschaften, sondern bietet einen interessanten Einstieg in moderne Fragestellungen der Physik für Schüler*innen und Studierende. Die Analyse von Stern- und Sonnenspektren bietet einen motivierenden und vielfältigen Einstieg in die Quantenphysik. In diesem Beitrag wird eine unterrichtstaugliche experimentelle Herangehensweise auf Basis einfacher spektroskopischer Messungen der Linien im Sonnenspektrum vorgestellt. Quantenphysikalische Grundkonzepte wie Spin, Wellen- und ferner Teilchencharakter lassen sich damit direkt experimentnah aus den Spektren ableiten. Zusätzlich können diskrete Übergänge als Lösungen der Schrödingergleichung hergeleitet werden. Aus der Beobachtung weit entfernter Prozesse in unserem Universum lassen sich also Rückschlüsse auf die mikroskopischen Prozesse quantenmechanischer Natur auf Atomebene schließen und umgekehrt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1259 Vektorielle Feldkonzepte verstehen durch Zeichnen? 2022-06-14T13:09:05+02:00 Larissa Hahn larissa.hahn@uni-goettingen.de Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de <p>Divergenz und Rotation sind (vektorielle) Differentialoperatoren, die als Quell- bzw. Wirbelstärke von Vektorfeldern interpretiert werden können und mit den Integralsätzen von Gauß und Stokes einen zentralen Bestandteil der Vektoranalysis bilden. Im Elektromagnetismus treten sie prominent in den (differentiellen) Maxwell’schen Gleichungen hervor und verbinden beispielsweise elektrische und magnetische Felder mit den physikalischen Größen der lokalen Ladungs- und Stromdichte. Die Integralsätze von Gauß und Stokes führen hier zu Integraldarstellungen dieser Maxwell’schen Gleichungen, den Gesetzen von Gauß und Ampère. Für die physikalische Anwendung ist dabei neben der mathematischen Berechnung vor allem ein konzeptionelles Verständnis dieser Feldkonzepte von Bedeutung, welches Studierenden jedoch im Gegensatz zu algebraischen Berechnungen häufig Schwierigkeiten bereitet. Bisherige Forschungsergebnisse betonen daher die Notwendigkeit zur Förderung des konzeptionellen Verständnisses und zur Verbindung zwischen mathematischem und qualitativem Wissen u.&nbsp;a. durch multi-repräsentationale Zugänge. Zu diesem Zweck stellt dieser Beitrag die Entwicklung multi-repräsentationaler Lernaufgaben zur Vektoranalysis vor, die empirische Forschungsergebnisse zu studentischen Lernschwierigkeiten aufgreifen und Zeichenaktivitäten zur Förderung von Repräsentationskompetenzen integrieren. Neben der theoretischen Fundierung der Materialentwicklung werden Beispiele konkreter Lernaufgaben vorgestellt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1283 Welche Rolle spielt das Mindset beim Studienabbruch im MINT-Studium? 2022-06-15T10:30:12+02:00 Malte Diederich Malte.diederich@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de <p>Die Studie untersucht bei N = 201 MINT-Erstsemesterstudierenden den Zusammenhang von Mindset und fachspezifischem akademischen Selbstkonzept mit Studienabbruch- und -wechselintentionen. Hierbei wurden mit zwei Messungen die Veränderungen in den ersten zwei Monaten des Studiums ermittelt. Das Mindset wurde hierbei mit allgemeinen und fachspezifischen Facetten operationalisiert. Die Auswertung bestätigt eine Entwicklung hin zu einem Fixed Mindset bzw. einem niedrigerem akademischen Selbstkonzept bei einem hohen Anteil der Studierenden. Es zeigt sich ein signifikanter Zusammenhang zwischen einem fachspezifischen Growth Mindset und geringeren Studienwechselintentionen. &nbsp;</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1300 AR Lineale 2022-06-15T20:56:40+02:00 Alexander Arshewizkij a.arshewizkij@wwu.de Alexander Pusch alexander.pusch@uni-muenster.de Malte S. Ubben malte.ubben@uni-muenster.de <p>Die astronomische Bildung kommt mit vielen Tücken daher. Eine bekannte Problematik sind z.B. fehlende Stützpunktvorstellungen in Bezug auf Größenordnungen verschiedener Körper im Sonnensystem. Dieser Beitrag stellt eine einfache Augmented Reality-Anwendung (AR) vor. Mit dieser können sich Lernende eigene Verständnisse von Größen aufbauen. Hierzu nutzen sie "AR-Lineale", um Vergleiche mit Alltagsgegenständen durchzuführen. Dabei werden nicht nur die acht Planeten unseres Sonnensystems thematisiert, sondern auch Abstände und Größen von Zwergplaneten und ihren Monden durch die Applikation vermittelt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1299 Entwicklung eines Konzepttests zur Astronomie 2022-06-15T19:11:37+02:00 Philipp Bitzenbauer philipp.bitzenbauer@fau.de Malte Ubben malte.ubben@uni-muenster.de <p>Sterne und das Weltall sind bei Lernenden seit jeher hoch im Kurs, wie die Ergebnisse von Interessensstudien zeigen. Empirische Instrumente zur Erhebung von Vorstellungen oder Konzeptverständnissen Lernender zu Konzepten der Astronomie sind jedoch rar. Im vorgestellten Projekt wird die Entwicklung und Pilotierung von solchen Instrumenten für den deutschen Sprachraum angestrebt. Wir berichten in diesem Beitrag die Ergebnisse der Pilotierung eines ersten Konzepttests zu Sternen, der auf international bereits etablierten Concept Inventories basiert.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1301 On Phase Transitions in the Early Universe 2022-06-15T21:31:45+02:00 Hans-Otto Carmesin hans-otto.carmesin@t-online.de Philipp Schöneberg philipp.schoeneber@athenetz.de <p>The continuous expansion of space since the Big Bang has been a great discovery of mankind. However, that continuous expansion is incomplete, as it fails to describe the physics at very high density and high energy of radiation quanta. In this paper, we provide a solution of that incompleteness problem by developing and analyzing a droplet model: Droplets of a dimension form and grow, as soon as the density falls below a corresponding critical density. At that dimensional phase transition, the light horizon increases in an extremely rapid manner. As a consequence, the horizon problem is solved.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1298 Didaktische Rekonstruktion der Strahlentherapie 2022-06-15T18:34:36+02:00 Axel-Thilo Prokop a.prokop@physik.uni-stuttgart.de Ronny Nawrodt r.nawrodt@physik.uni-stuttgart.de <p>Die Entwicklung des Lehr-Lern-Labors „Radioaktivität von A(tom) bis Z(erfall)“ schließt auch die medizinische Anwendung radioaktiver Stoffe bzw. deren ionisierender Strahlung ein. Die Entwicklung erfolgt auf Grundlage einer um die Perspektive der Lehrenden erweiterte Didaktische Rekonstruktion. Diese Erweiterung wird in dem Beitrag theoretisch umrissen. Die biologische Wirkung ionisierende Strahlung wird anhand der zugehörigen physikalischen, chemischen und biologischen Effekte differenziert und so für den Physikunterricht erschlossen.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1236 EduChallenge: Perspektiven auf Naturwissenschaften 2022-05-31T19:54:45+02:00 Jan Heysel jan.heysel@uni-bonn.de Johanna Rätz johanna.raetz@uni-bonn.de Inga Woeste inga.woeste@uni-bonn.de Vera Munz vera.munz@uni-bonn.de Janina Beigel beigel@ibw.uni-heidelberg.de Frank Bertoldi bertoldi@uni-bonn.de <p>Zum Verständnis und der gemeinschaftlichen Lösung vieler gesellschaftlicher Herausforderungen des 21. Jahrhunderts sind ein Grundverständnis von und Kompetenzen zu naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung sowie allgemein Kompetenzen des 4K-Modells elementar. Es gibt verschiedene didaktische Konzepte hierzu und doch scheint eine entsprechende Etablierung in der Unterrichtspraxis selten. Mit unserem Design-Based Research Projekt möchten wir dazu beitragen diese Lücke zwischen didaktischer Forschung und Unterrichtspraxis zu schließen.<br>Hierzu entwickeln wir sowohl einen inhaltlichen als auch einen methodischen Ansatz an der Schnittstelle zwischen Forschung und Praxis und führen diese anhand eines konkreten Beispiel-Lernarrangements zusammen. Die allgemeinen Konzepte und das konkrete Beispiel werden durch aufeinander aufbauenden Entwicklungs- und Erprobungszyklen weiterentwickelt.<br>Der inhaltliche Ansatz der <em>Perspektiven auf Naturwissenschaften</em> bündelt fachlich und didaktisch aufgearbeitete Konzepte naturwissenschaftlicher Forschung als Basis für einen expliziten Unterricht im Bereich Nature of Science und eine Kompetenzförderung im Bereich Erkenntnisgewinnung.<br>Die<em> EduChallenge</em> als methodischer Ansatz ist ein auf der Lerntheorie des Deeper Learning aufbau-endes vielseitig einsetzbares Lernarrangement, das insbesondere eine Kompetenzförderung der 4K zum Ziel hat.<br>Das Beispiel-Lernarrangement, das beide Ansätze kombiniert, wurde in einem ersten Zyklus Ende 2021 an zwei Schulen erprobt. Es werden hier die Ergebnisse der formativen Evaluation zusammengefasst. Diese zeigen die Durchführbarkeit der Ansätze sowie Entwicklungsmöglichkeiten.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1225 The Influence of "The Radiation Around Us" on Student Conceptual Understanding and Interest 2022-05-27T17:48:08+02:00 Maximilian Jeidler a01427521@unet.univie.ac.at Markus Wintersteller a01637237@unet.univie.ac.at Michael M. Hull michael.malvern.hull@univie.ac.at <p>The MS thesis of the first author focuses on a special method of teaching called "Hypothesis–Experiment Class" (HEC), developed in Japan by Kiyonobu Itakura. In this method, the teacher is provided with a "Classbook" with which to conduct the lesson. In HEC, students are asked a question and choose between several possible answers. The number of votes for each answer choice is recorded on the blackboard. Individual learners are asked to explain why they chose one of the answer options. Afterwards, all learners have the opportunity to change their choice. Finally, an experiment decides which answer was the correct one. This process is repeated in a cycle with new questions and experiments. HEC has three goals (Itakura, 2019, p. 19-23): 1. make sure each and every student gains the ability to use the central theory or concept. 2. struc-ture the class so that most students report that they like both science and these science classes. 3. make all necessary preparations so that any teacher sufficiently passionate about education, not just special veteran teachers, will be able to teach this type of class. In my work, I will focus on the first and second goals for the Classbook "The Radiation Around Us" (TRAU), which deals with where ionizing radiation can be found in what amounts in our everyday life. The third goal of HEC is discussed in the accompanying paper first-authored by Markus Wintersteller.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1313 Fachwissen und Problemlösen im Physikstudium 2022-06-22T22:50:29+02:00 David Woitkowski david.woitkowski@gmail.com <p>Die Studieneingangsphase im Fach Physik fordert von den Studienanfängern den Aufbau vielfältiger Fertigkeiten und Fähigkeiten. Zwei wichtige standen im Fokus des Projektes KEMΦ (Kompe-tenzentwicklung Physik in der Studieneingangsphase): Das physikalische Fachwissen, welches in Vorlesungen gelehrt wird und in Übungen (und z. T. auch in Praktika) angewandt werden muss, sowie die physikbezogene Problemlösefähigkeit, ohne die ein erfolgreiches Bearbeiten von Übungszetteln oder Klausuraufgaben kaum möglich ist.<br />Diese beiden Fähigkeiten wurden bei Physik-Fach- und -Lehramts-Studierenden in den Jahren 2015–2020 zu je drei Testzeitpunkten im ersten Studienjahr längsschnittlich erhoben. Zur Erhebung des Fachwissens wurden ein etabliertes Testinstrument und ein komplexitätsbasiertes Niveaumodell verwendet. Für die Erhebung von Problemlösefähigkeiten wurde ein neues Testverfahren entwickelt, welches sich nah an typischen Übungszettel-Aufgaben als einer wichtigen Pro-blemlösesituation des Physikstudiums orientiert.<br />Auf Basis dieser Daten können z. B. Aussagen über typische Entwicklungsverläufe im Fachwis-senserwerb und Charakterisierungen von Hoch- und Niedrigperformern angegeben werden. Ebenso können differenzierte Analysen der Schwierigkeiten Studierender beim Lösen häufiger Problemstellungen angestellt werden.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1250 DigiPhysLab: Digital Physics Laboratory Work for Distance Learning 2022-06-07T16:06:19+02:00 Simon Z. Lahme simon.lahme@uni-goettingen.de Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de Antti Lehtinen antti.t.lehtinen@jyu.fi Andreas Müller andreas.mueller@unige.ch Pekka Pirinen pekka.a.pirinen@jyu.fi Ana Susac ana.susac@fer.hr Bruno Tomrlin bruno.tomrlin@fer.hr <p>Pursuing a broad range of learning objectives, effective physics laboratory courses need conducive-to-learning, motivating, and engaging experimental tasks. The Covid-19 pandemic has further increased the demand for quality experimental tasks which can also be used in online learning scenarios. The EU-funded DigiPhysLab-project meets this need by developing a set of 15 competence-centred experimental tasks which can be implemented by instructors effortlessly in their own lab courses, independent of whether they are held on-campus or in distance learning. For this, the project utilizes the broad availability of digital technologies like smartphones which allow an inexpensive data collection and analysis also outside a traditional laboratory. The developed tasks are characterized by a framework for design principles of experimental tasks derived from literature. In this conference proceedings, the general rationale and outline of the DigiPhysLab-project are described and exemplified by an experiment that is already developed, i.e., the Slamming Door experiment.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1278 Mit Arduino und Spielzeugeisenbahn zur Relativitätstheorie 2022-06-14T17:20:22+02:00 Jörg Schneider joerg.schneider.1@uni-jena.de Holger Cartarius holger.cartarius@uni-jena.de <p>Die Relativitätstheorie ist eine der zentralen Säulen der modernen Physik und findet sich als solche auch im Physikunterricht wieder. Demgegenüber lassen sich an den Schulen jedoch keine oder nur sehr wenige konkrete Experimente zu diesem wichtigen Thema finden. Einen möglichen Ausweg soll hier das Schüler/innenlabor Physik der Friedrich-Schiller-Universität Jena bieten. Zu diesem Zweck sollen neue Experimente und Lerneinheiten rund um die Relativitätstheorie entwickelt werden. In diesem Artikel soll zum Themengebiet der speziellen Relativitätstheorie ein Aufbau vorgestellt werden, der es ermöglicht, durch mikrocontrollergestützte Analogieexperimente die Phänomene der Zeitdilatation und der Längenkontraktion zu verdeutlichen und zu untersuchen.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1232 Naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen in (physikalischen) Praktika 2022-05-31T17:30:25+02:00 Andreas Vorholzer andreas.vorholzer@tum.de Julia Ortmann julia.ortmann@didaktik.physik.uni-giessen.de Nicole Graulich nicole.graulich@didaktik.chemie.uni-giessen.de <p>Laborpraktika sind ein integraler Bestandteil naturwissenschaftlicher Studiengänge und sollen einen Beitrag zu einer Reihe unterschiedlicher Ziele des Studiums leisten. Die vorgestellte Studie geht der Frage nach, welche Ziele aus Sicht von Lehrenden und Studierenden dabei besonders relevant sind und inwiefern sich die Relevanzeinschätzung zwischen den Fächern Biologie, Chemie und Physik sowie zwischen Anfänger- und Fortgeschrittenenpraktika unterscheidet. Hierfür wurden <em>N</em> = 86 Praktikumsbetreuende und <em>N</em> = 399 Studierende mit einem Online-Fragebogen befragt. Unsere Analysen zeigen u.&nbsp;a., dass der Aufbau naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen sowie der Aufbau experimenteller Fertigkeiten fächerübergreifend als relevanteste Ziele eingeschätzt werden. Unterschiede zwischen den Fächern zeigen sich hingegen, wenn die Relevanz einzelner Teilaspekte des naturwissenschaftlichen Denkens und Arbeitens betrachtet wird. Im Beitrag werden diese und weitere Ergebnisse diskutiert und Implikationen für Lehre und Forschung im Kontext naturwissenschaftlicher Praktika abgeleitet.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1307 Ziele eines Demonstrationspraktikums für Physik-Lehramtsstudierende 2022-06-16T00:33:26+02:00 Katharina Stütz k.stuetz@physik.uni-stuttgart.de Ronny Nawrodt r.nawrodt@physik.uni-stuttgart.de <p>Das Präsentieren von Demonstrationsexperimenten oder das Durchführen von Schülerexperimenten sind zentrale Bausteine des Physikunterrichts. In der universitären Ausbildung erfolgt die Vermittlung der notwendigen Fähigkeiten klassischerweise in diversen Praktika. In diesem Beitrag soll ein Überblick über die konkreten Ziele eines solchen Praktikums gegeben werden. Dazu werden die Zielvorstellungen von 15 Studierenden aus zwei Semestern den Zielen aus Theorie und Praxis gegenübergestellt und diskutiert. Für einen standortübergreifenden Überblick über die universitäre Praxis wurden die Modulpläne von acht zufällig ausgewählten Universitäten und Hochschulen, an denen in Deutschland Physik für das Gymnasiale Lehramt studiert werden kann, analysiert.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1311 Ausbildung in drei Dimensionen: Theorie, Praxis, Forschung 2022-06-16T15:39:14+02:00 Johannes F. Lhotzky lhotzky@uni-mainz.de Nadine Baston nadbasto@uni-mainz.de Klaus Wendt klaus.wendt@uni-mainz.de Marius Harring harring@uni-mainz.de <p>Im Projekt „Lehr-Lern-Forschungslabore als Orte vertieften Lernens: Das Mainzer Modell kooperativer Lehrerbildung" der BMBF Qualitätsoffensive Lehrerbildung partizipieren Studierende des gymnasialen Lehramtsstudiengangs im Teilprojekt Physik an Lehr-Lern-Labor-Seminaren. Diese sind an bildungswissenschaftliche Veranstaltungen im Bachelor- und Masterstudiengang gekoppelt. In der fachdidaktischen Lehrveranstaltung werden drei zentrale und empirisch geforderte Aspekte der universitären Lehramtsausbildung in einer Veranstaltung zusammengefügt: Theorieinput, Praxisphase und Forschungsperspektive. Die Veranstaltung umfasst inhaltlich gleichermaßen praxisrelevante Schwerpunkte der Unterrichtsplanung, deren Umsetzung sowie zentrale theoretische und methodische Schwerpunkte, wozu u.a. die Auseinandersetzung mit den Aspekten der kognitiven Aktivierung (Lipowsky, 2007) und des vertieften Lernens (Meyer et al., 2017) auf der Grundlage indikatorenbasierter Videoanalyse gehören. Mithilfe der Videoanalyse gelingt eine enge Verzahnung von Forschung und Theorie mit einem konkreten Bezug zur Praxis und Anwendung. Zur Unterstützung des Analyseprozesses wird eine im Projektkontext entwickelte, interaktive Lehr-Lern- Plattform eingesetzt. Der kooperativ gestaltete Beitrag präsentiert und diskutiert die theoretische Verortung, das Seminarkonzept, konkrete Studierendenergebnisse aus den Lehrveranstaltungen, die im Rahmen von individueller wie auch kooperativer Arbeit mit den bereitgestellten Tools entstanden sind, sowie die Resultate der summativen Evaluation.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1215 Beeinflusst eine professionsbezogene Lehre der Physik im Studium das schulpraktische Handeln? 2022-05-25T14:03:17+02:00 Tilmann Steinmetz tilmann.steinmetz@ph-ludwigsburg.de Erich Starauschek starauschek@ph-ludwigsburg.de <p>Der Professionsbezug gilt als wichtiger Aspekt der Physiklehramtsausbildung. Damit verbunden ist u.&nbsp;a. das Ziel, Studierende auf die Anforderungen der Schulpraxis vorzubereiten. Unsere Studie untersucht, ob und wie sich ein Professionsbezug auf das Handeln angehender Physiklehrkräfte im Physikunterricht in der Schulpraxis auswirkt. Eine vergleichende qualitative Interviewstudie mit Physik-Lehramtsstudierenden im Schulpraxissemester umfasst zwei Gruppen: (1) Studierende mit sowie (2) Studierende ohne Professionsbezug in der physikalischen Fachausbildung des Grundstudiums. Bei den Studierenden der ersten Gruppe wurde der Professionsbezug durch das Konzept „kumulatives Lehren und Lernen im Lehramtsstudium Physik“ realisiert. Eine Typenbildung anhand einer qualitativen Inhaltsanalyse lässt erkennen, dass Studierende der ersten Gruppe eher schülerorientiert unterrichten, während Studierende der zweiten Gruppe eher inhaltsorientiert unterrichten. Ein expliziter Professionsbezug im Fachstudium könnte somit zur Sozialisation als Lehrkraft beitragen und fachdidaktische Kompetenzen fördern.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1280 Digitale Medien im Physikunterricht: Entwicklung eines Seminarkonzepts 2022-06-14T19:29:57+02:00 David Weiler david-christoph.weiler@uni-tuebingen.de Jan-Philipp Burde jan-philipp.burde@uni-tuebingen.de Andreas Lachner andreas.lachner@uni-tuebingen.de Rike Große-Heilmann grosse-heilmann@physik.rwth-aachen.de Josef Riese riese@physik.rwth-aachen.de Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at <p>Vor dem Hintergrund der Forderung der Kultusministerkonferenz nach einer fundierten, wissenschaftlich begründeten Lehrkräfteausbildung für das Lehren in einer digital geprägten Welt (KMK, 2021) ist es wichtig, Lehramtsstudierenden die Möglichkeit zu bieten, fachspezifische digitalisierungsbezogene Kompetenzen zu erwerben (Vogelsang et al., 2019). Daher wurde im Verbundprojekt DiKoLeP (Digitale Kompetenzen von Lehramtsstudierenden im Fach Physik) der RWTH Aachen, Universität Graz und Universität Tübingen ein Lehrkonzept mit standortspezifischen Ausprägungen entwickelt und evaluiert. In die Konzeption sind die evidenzbasierten Erkenntnisse aus fachunspezifischen Gelingensbedingungen für die Ausgestaltung von Seminaren zur Medienintegration des Synthesis of Qualitative Evidence (SQD) Ansatzes (Tondeur et al., 2012), fachübergreifende Kompetenzziele für Lehramtsstudierende der Naturwissenschaften (Becker et al., 2020), sowie physikspezifische Inhalte zum fachdidaktisch begründeten Einsatz digitaler Medien eingeflossen. Dieser Beitrag stellt das standortspezifische Seminarkonzept, das in Graz und Tübingen durchgeführt wird, vor. Darüber hinaus werden erste Ergebnisse der qualitativen Evaluation des Seminarkonzepts aus dem Sommersemester 2021 und Wintersemester 2021/22 vorgestellt und ein Ausblick auf die Überarbeitung des Konzepts gegeben.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1267 Digitalität im mathematisch-naturwissenschaftlichen Fachunterricht: 2022-06-13T23:32:17+02:00 Angelika Mandl angelika.mandl@uni-graz.at Claudia Haagen-Schützenhöfer claudia.haagen@uni-graz.at Philipp Spitzer philipp.spitzer@uni-graz.at Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at <p>Mit dem Ziel der Professionalisierung angehender Lehrkräfte mathematisch-naturwissenschaftlicher Unterrichtsfächer für die Umsetzung eines digital transformierten Fachunterrichts, wird an der Universität Graz eine Masterlehrveranstaltung im Paradigma des Design-Based Research entwickelt und beforscht. Basierend auf Vorerhebungen konnten zwei inhaltliche Schwerpunkte für die Lehrveranstaltung abgeleitet werden: digitale Messwerterfassung mit Arduino-Mikrocontrollern und der Umgang mit Falschinformationen in einer Kultur der Digitalität. Dieser Beitrag stellt die Forschungs- und Entwicklungsschritte dar, die zum Design des ersten Teils der Lehrveranstaltung führten, insbesondere zu einer Moodle-basierten Lernumgebung als Einstieg in die Arbeit mit Arduino. Aus einer dazu mit sieben Studierenden durchgeführten Lernprozessstudie im Rahmen von Akzeptanzbefragungen, konnten Implikationen für die Weiterentwicklung der Lerngelegenheiten abgeleitet werden. Das adaptierte Design dieser Lernumgebung wurde im Rahmen der erstmaligen Umsetzung der Lehrveranstaltung im Sommersemester 2022 erprobt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1314 Einstellungen von Lehramtsstudierenden zu integriertem naturwissenschaftlichen Unterricht (INU) 2022-06-28T18:38:44+02:00 Jana Biedenbach jana.tampe@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de <p class="PhyDid-Abstract"><span style="color: windowtext;">Ein Verbundfach Naturwissenschaften oder drei Fächer Biologie, Chemie und Physik? Insbesondere im Kontext der Sekundarstufe I wird dies immer wieder mit ähnlichen Argumenten fachdidaktisch und politisch diskutiert. Dem Mehrwehrt einer interdisziplinären Bildung und der Orientierung am Interesse und der Lebenswelt der Lernenden werden häufig fehlende fachliche Tiefe und fachliche bzw. fachdidaktische Defizite der Lehrkräfte gegenübergestellt. Unabhängig zu welcher Entscheidung diese Argumentation führt, sollten Lehramtsstudierende die Chancen und Probleme von ganzheitlichen naturwissenschaftlichen Ansätzen im Studium kennenlernen, um sie später gewinnbringend in ihrem Schulunterricht einzusetzen – unabhängig davon, ob sie an einer Schule mit oder ohne Verbundfach unterrichten werden. An der TU Darmstadt war das Thema „integrierter naturwissenschaftlicher Unterricht“ bis zum Sommersemester 2020 nicht Teil des naturwissenschaftlichen Lehramtsstudiums. Daher wurde eine Seminarsitzung speziell zu diesem Thema im Rahmen der Neukonzeption des Moduls „Erkenntnisgewinnung in den Naturwissenschaften“ entwickelt. In dieser Seminarsitzung werden die Vor- und Nachteile des naturwissenschaftlich-integrierten Unterrichts diskutiert. Im Anschluss an dieses Thema fertigen die Studierenden eine persönliche Stellungnahme an, anhand derer ausgewertet wird, welche Argumente für die Lehramtsstudierenden bedeutsam sind. Die Auswertung mittels qualitativer Inhaltsanalyse zeigt, dass die Studierenden vor allem in der Förderung des Interesses an Naturwissenschaften einen Vorteil sehen und die größten Bedenken bei fachlichen bzw. fachdidaktischen Defiziten haben.</span></p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1265 Essenzielle Features der Frankfurt/Grazer Optikkonzeption 2022-06-13T17:43:17+02:00 Markus Obczovsky markus.obczovsky@uni-graz.at Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at Claudia Haagen-Schützenhöfer claudia.haagen@uni-graz.at <p>Eine zentrale Aufgabe physikdidaktischer Forschung ist das Entwickeln innovativer Unterrichtskonzeptionen. Unterrichtsmaterialien bieten eine Möglichkeit diese Innovationen in die Schulpraxis zu bringen. Der Erfolg dieses Transfers ist mitunter abhängig davon, wie Unterrichtskonzeptionen im Unterricht implementiert werden. Wenn Lehrkräfte ihren Unterricht nach einer Unterrichtskonzeption gestalten, verwenden sie dafür meist zugehörige Unterrichtsmaterialien. Forschungsergebnisse zeigen, dass Lehrkräfte Unterrichtsmaterialien oft nur bruchstückhaft in ihrem Unterricht einsetzen (Breuer 2021), womit eventuell wesentliche Aspekte der Unterrichtskonzeption verloren gehen. Um Lehrkräfte dabei zu unterstützen, fachdidaktische Überlegungen und Leitideen einer Unterrichtskonzeption - welche möglicherweise nicht direkt aus den Unterrichtsmaterialien ersichtlich sind - im Unterrichtsmaterial zu erkennen und im Unterricht umzusetzen, wird das Konzept der Essenziellen Features (EF) als fachdidaktische Charakteristika einer Unterrichtskonzeption vorgeschlagen. Eine explizite Kommunikation dieser EF an Lehrkräfte soll dabei unterstützen, ihren Unterricht individuell und adressatengerecht zu gestalten und dennoch die fachdidaktischen Grundideen einer Unterrichtskonzeption berücksichtigen zu können. Es wird eine Systematisierung von EF vorgestellt, deren Konsistenz und Relevanz von fünf Expert:innen für fachdidaktische Entwicklungsforschung in einer Expertenbefragung validiert wurde. Die Ergebnisse der Expertenbefragung und eine daraus resultierende Überarbeitung des Konzepts der EF werden diskutiert. Zudem präsentieren wir eine konkrete Darstellung unserer EF-Systematik im REF (Repräsentation Essenzieller Features)-Raster anhand der Frankfurt/Grazer Optikkonzeption.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1293 Interviewstudie zur Lernergebnissicherung im Physikunterricht aus der Perspektive von Physikfachleiter:innen 2022-06-15T17:34:53+02:00 Jessica Schilling jeschill@students.uni-mainz.de Johannes F. Lhotzky lhotzky@uni-mainz.de Klaus Wendt klaus.wendt@uni-mainz.de <p>Die Sicherung von Lernergebnissen stellt einen zentralen Teil von Lehr-Lernprozessen im Physikunterricht dar und bezweckt eine nachhaltige Integration des Lernzugewinns in das bereits bestehende Wissensnetz der Schüler:innen. Bisher finden die Planung und Gestaltung von Lernergebnissicherungen im Physikunterricht jedoch nur sehr wenig Beachtung in der fachdidaktischen Literatur. Zudem existiert kein einheitliches Verständnis darüber, was unter der Sicherung von Lernergebnissen verstanden wird und welche Bedeutung dieser in der konkreten Unterrichtsgestaltung sowie in der Ausbildung zukünftiger Lehrkräfte zugeschrieben wird. Da Physikfachleiter:innen die Vorstellungen und Unterrichtsplanungen von angehenden Lehrkräften im Referendariat maßgeblich prägen, wurde im Rahmen einer Masterarbeit an der Johannes Gutenberg-Universität Mainz die Bedeutung der Lernergebnissicherung in der zweiten Ausbildungsphase im Fach Physik untersucht. Dazu wurden leitfadengestützte, qualitative Expert:inneninterviews mit rheinlandpfälzischen Phy- sikfachleiter:innen durchgeführt und mit der Software MAXQDA kategorienbasiert ausgewertet.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1224 Perceived Agency of In-Service Physics Teachers in Japan and Austria 2022-05-27T17:16:28+02:00 Michael M. Hull michael.malvern.hull@univie.ac.at Haruko Uematsu uematsu@u-gakugei.ac.jp <p>Dissemination of reformed curriculum requires teachers to feel that they have the freedom to implement the curriculum in the classroom. Even instructors who are trained in research-based instruction and are convinced of its value might fail to implement the curriculum in the classroom if, for example, they feel like doing so would jeopardize their ability to cover the contents re-quired by the national standards. We created the "Perceived Agency Survey" to assess teacher views about such issues and administered it to physics teachers in Austria (where teachers are given considerable freedom in their teaching by the national standards) and Japan (which has national standards that are regarded as more demanding of teachers). In this presentation, I will show which items of the survey indicate differences in views between the two groups of teachers, and I will discuss recent interviews with teachers about how Corona has affected their perceived agency.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1276 Quereinstiegsmasterstudiengänge verstetigen und ausbauen? 2022-06-14T16:23:54+02:00 Novid Ghassemi nghassemi@zedat.fu-berlin.de Volkhard Nordmeier volkhard.nordmeier@fu-berlin.de <p>Der Mangel an Lehrkräften für unterschiedliche Fächer und Schulformen dauert (nicht nur) im Land Berlin weiter an. Demensprechend sieht der neue Berliner Koalitionsvertrag eine Verstetigung des sogenannten „Sonderprogramms Beste (Lehrkräfte-)Bildung“ und einen Ausbau der Quereinstiegsmasterstudiengänge (Q-Master) vor (SPD, Bündnis90/Die GRÜNEN &amp; DIE LINKE., 2021). Vorläufige Evaluationsergebnisse des Q-Masters für die Grundschule (Lucksnat, Fehrmann, Pech, Richter &amp; Zorn, 2021) und für Integrierte Sekundarschulen und Gymnasien (Ghassemi &amp; Nordmeier, 2021) im Land Berlin können als Argumente für diese Maßnahmen gelesen werden. Nicht ausreichend geklärt ist allerding, welche individuellen Motive und subjektiven Eindrücke der Q-Masterstudierenden die positiven Befunde erklären könnten und welche zusätzlichen Implikationen und Limitationen sich hieraus ergeben. Um diese Fragen besser beantworten zu können, werden die Q-Masteranden im Fach Physik an der Freien Universität (FU) Berlin nicht allein mittels quantitativer Erhebungsverfahren befragt, sondern auch zu ihren Berufsbiografien und dem subjektiv erlebten Nutzen des Studiums interviewt. Der Beitrag diskutiert anhand aktueller Ergebnisse der quantitativen und qualitativen Begleitforschung des Q-Masters im Fach Physik an der FU Berlin Potenziale einer Verstetigung und Ausweitung der Q-Masterstudiengänge.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1266 Reflexion von Physikunterricht – ein Online Assessment mit Feedback 2022-06-13T20:05:50+02:00 Anna Weißbach anna.weissbach@uni-bremen.de Christoph Kulgemeyer Kulgemeyer@physik.uni-bremen.de <p class="PhyDid-Abstract"><span style="color: windowtext;">Die Reflexion von Physikunterricht spielt im Unterricht eine zentrale Rolle und dient der Professionalisierung von Lehrpersonen sowie der Weiterentwicklung des Unterrichts (von Aufschnaiter, Hofmann, Geisler &amp; Kirschner, 2019, S. 49). Gleichzeitig reflektieren Studierende häufig auf einem niedrigen, beschreibenden Niveau (Hatton &amp; Smith, 1995, S. 41). Die Förderung der Reflexionsfähigkeit ist daher auch schon in der ersten Phase der Lehrkräftebildung von Bedeutung. Ausgehend von einem bestehenden Performanztest zur Messung der Reflexionsfähigkeit von Studierenden wird ein geschlossenes Diagnose-Instrument entwickelt, in welchem Studierende einem fiktiven Mitpraktikanten Feedback zu Ausschnitten seines Unterrichts (in Form von Videovignetten) geben. Das Diagnose-Instrument wird mit teilautomatisiertem Assessment-Feedback sowie Hinweisen zur Förderung der Reflexionsfähigkeit versehen. Das Instrument weist eine hohe interne Konsistenz (α<sub>Cronbach</sub> = 0,955) auf. Sieben im Rahmen der Pilotierung des Diagnose-Instruments durchgeführte Think-Aloud-Interviews liefern Hinweise auf die Validität der Interpretation der Testwerte als Maß für die Reflexionsfähigkeit. Die Auswertung der Interviews macht deutlich, dass das Instrument keine zentralen Verständnishürden aufweist und die Studierenden während dessen Bearbeitung hauptsächlich Überlegungen mit Bezug zum Unterricht bzw. die Professionalisierung als Lehrperson anstellen.</span></p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1252 Reflexionsprozesse im Lehr-Lern-Labor 2022-06-09T15:16:39+02:00 Jens Damköhler jensdamkoehler@web.de Markus Elsholz markus.elsholz@physik.uni-wuerzburg.de Thomas Trefzger trefzger@physik.uni-wuerzburg.de <p>Phasen, in denen Studierende unterrichtspraktische Erfahrungen sammeln, bilden einen festen Bestandteil eines jeden Lehramtsstudiengangs. Dabei gewinnen in den letzten Jahren neben den klassischen Schulpraktika zunehmend Lehr-Lern-Labore (LLL) an Beliebtheit, in denen Studierende in komplexitätsreduzierten Szenarien Inhalte für Schüler*innen aufbereiten und diese vermitteln. Bisherige Forschungsergebnisse legen nahe, dass ein Lehr-Lern-Labor mit intensiven Phasen der Reflexion die Professionelle Unterrichtswahrnehmung und das Selbstkonzept positiv begünstigen kann. In dem hier vorgestellten Vorhaben sollen die professionellen Reflexionsprozesse von Lehrkräften im LLL-Seminar mit qualitativen und quantitativen Methoden untersucht werden. Unter anderem werden die Fähigkeit zur Selbst- und Fremdreflexion sowie affektiv-motivationale Dispositionen untersucht und zueinander in Bezug gesetzt.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1277 Vignettenstudie zur Perspektive von Physiklehrkräften auf die Lernergebnissicherung im Physikunterricht 2022-06-15T12:00:44+02:00 Lucas Carlos Televantos Ubeda ltelevan@students.uni-mainz.de Johannes F. Lhotzky lhotzky@uni-mainz.de Margarete Imhof imhof@uni-mainz.de Klaus Wendt klaus.wendt@uni-mainz.de <div class="page" title="Page 1"> <div class="layoutArea"> <div class="column"> <p>Die Sicherung von Lernergebnissen ist die zentrale Gelingensbedingung für den erfolgreichen Ab- schluss von Lehr- und Lernprozessen. Trotz dieser zentralen Rolle für das unterrichtliche Handeln liefern fachdidaktische Standardwerke keine einheitliche Aussage darüber, was unter Lernergebnissicherung zu verstehen ist und welche Kriterien an die unterrichtspraktische Umsetzung anzulegen sind. In der Literatur wird die Sicherung von Lernergebnissen mit einer Vielzahl von unterschiedlich akzentuierten Begriffen und Vorstellungen über den Lehr-Lernprozess verbunden. Um die in der Unterrichtspraxis herrschenden Vorstellungen zur Lernergebnissicherung im Physikunterricht zu erfassen, wurde für den vorliegenden Beitrag im Rahmen einer Masterarbeit an der Johannes Gutenberg-Universität (JGU) Mainz eine Erhebung unter Physiklehrkräften aus dem deutschsprachigen Raum mittels eines Online-Surveys durchgeführt. Dazu wurden Unterrichtsvignetten entwickelt, die jeweils den aus der Theorie abgeleiteten Aspekten der Lernergebnissicherung entsprechen und von den Befragten bewertet wurden. Bei der Stichprobengröße der Untersuchung von N = 27 vollständig ausgefüllten Fragebögen fiel in der quantitativen Auswertung besonders die große Streuung in den Bewertungen durch die Physiklehrkräfte auf. Die Untersuchung liefert somit einen empirischen Beleg für die Unklarheiten in der Definition des Begriffs der Lernergebnissicherung.</p> </div> </div> </div> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1268 Entwicklung und Evaluation eines Optikprojekts zu Schülervorstellungen in der Primarstufe 2022-06-14T10:40:54+02:00 Linda Seufert linda.seufert1@stud-mail.uni-wuerzburg.de Wolfgang Lutz wolfgang.lutz@physik.uni-wuerzburg.de Thomas Trefzger thomas.trefzger@physik.uni-wuerzburg.de <p>Bereits in der Grundschule bringen die Schüler:innen Präkonzepte zu physikalischen Phänomenen aus der Optik mit in den Unterricht, beispielsweise zum Sehvorgang oder dem Wahrnehmen von Farben. Um ihnen möglichst frühzeitig ein anschlussfähiges Konzept an die Hand zu geben, sollten physikalische Inhalte zur Optik bereits im Sachunterricht der Primarstufe behandelt werden. Die Entwicklung eines konzeptionellen Verständnisses stellt dabei ein zentrales Ziel des Unterrichts dar und kann durch verschiedene Experimente und Visualisierungen unterstützt werden. Vor diesem Hintergrund wurde für die vierte Jahrgangsstufe eine Unterrichtskonzeption zum Sehvorgang sowie zum Thema Licht &amp; Farben entwickelt und in einer Intervention erprobt. Mit Hilfe von Interviews wurden die Vorstellungen der Schüler:innen zu dieser Thematik sowohl vor als auch nach der Intervention erhoben. Im Beitrag werden die Unterrichtskonzeption, die zugrundeliegenden didaktischen Überlegungen und die verwendeten Materialien vorgestellt sowie Einblicke in die Erkenntnisse aus den Interviews gegeben.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1308 Strukturanalyse von Physik Studiengängen 2022-06-16T06:54:52+02:00 Daniela Kern-Michler kern-michler@posteo.de Stefan Brackertz t.brackertz@gmx.net Sophie Penger spenger@smail.uni-koeln.de Manuel Längle manuel.laengle@posteo.at Christoph Kronberger kroni@fstph.at Annemarie Sich asich@smail.uni-koeln.de Lisa Lehmann fsrphysik@mailbox.tu-dresden.de Wanda Witte wanda@iayc.org Amr El Miniawy amrelminiawy@outlook.com <p style="line-height: 0.41cm; margin-left: 1cm; margin-right: 1cm; margin-bottom: 0cm;" align="justify"><span style="color: #000000;">Mit Hilfe eines frei verfügbaren Webtools wurde die Struktur von 14 Physik-Bachelorstudiengängen (nur Einfach-Bachelor, kein Lehramt) qualitativ und quantitativ untersucht. Dabei wurden die Strukturen von Inhalten und Voraussetzungen sichtbar gemacht. Unterschieden wurde zwischen formalen Abhängigkeiten, d.h. Regelungen in den Prüfungsordnungen, die verhindern, dass Module belegt werden, bevor andere abgeschlossen sind, und inhaltlichen Abhängigkeiten. Typische Flexibilitäts-Hindernisse wurden identifiziert und diskutiert. Darüber hinaus wurde in Rücksprache mit Studierendenvertreter*innen betroffener Studiengänge analysiert, worin genau Modulabhängigkeiten bestehen. Erste Überlegungen zum Verhältnis dieser Modulabhängigkeiten zu didaktischen Konzepten wurden herausgearbeitet.</span></p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1309 Workshop: Konsequenzen aus drei Jahren Studienreformforschung 2022-06-16T07:41:06+02:00 Stefan Brackertz t.brackertz@gmx.net Amr El Miniawy amrelminiawy@outlook.com Jeanette Gehlert jeangeh@t-online.de Daniela Kern-Michler kern-michler@posteo.de Manuel Längle manuel.laengle@posteo.at <p style="line-height: 0.41cm; margin-left: 1cm; margin-right: 1cm; margin-bottom: 0cm;" align="justify">Das Studienreform-Forum sammelt seit drei Jahren Materialien zur Dokumentation, Diskussion und Analyse von Studiengängen im deutschsprachigen Raum. Der diesjährige Workshop diente der Diskussion der Themen, die in den Vorjahren bereits so weit durchgearbeitet wurden, dass nach Einschätzung der Organisator*innen alle wesentlichen Argumente herausgearbeitet sind. Dieser Artikel dokumentiert die Debatte. Kernthemen dabei waren die Flexibilisierug von Studiengängen und Prüfungsversuchsbeschränkungen. Auch angesichts der Erfahrungen mit Sonderregelungen während der Corona-Pandemie konnten überraschend viele Konsense in Fragen erreicht werden, die in den Vorjahren noch strittig waren.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1318 Progamme und Abstracs 2022-10-11T14:39:17+02:00 Susanne Heinicke susanne.heinicke@uni-muenster.de <p>Progamme und Abstracs</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1319 Tagungsband der Beiträge 2022 als pdf 2022-10-30T23:39:19+01:00 Helmuth Grötzebauch groetzebauch@dpg-mail.de Susanne Heinicke susanne.heinicke@uni-muenster.de 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1256 An Observation Station for Geomagnetism and Magnetic Storms 2022-06-12T07:45:19+02:00 Hans-Otto Carmesin hans-otto.carmesin@t-online.de Florian von Bargen florian-von-bargen@web.de <p>Our project deals with the high-precision recording of the earth's magnetic field. The sun has a great influence on the fluctuations of this field. In order to record these fluctuations in the earth's magnetic field, we have set up a measuring station. We paid special attention to an interference-free environment in order to record with high accuracy. In early November 2021, auroras were reported in Germany, caused by a large solar flare. These can disturb modern GPS and communication technology. With my self-built measuring station, we were able to measure a significant change in the Earth's magnetic field, it was the largest flare we have recorded so far. This is one of many solar storms we have recorded. Through comparisons, we were able to show that my station accurately records solar storms. The software and hardware of the measurements were improved in several development steps, including computer science.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1316 Auseinandersetzungen mit Idealisierungen im Physikunterricht 2022-08-26T15:10:42+02:00 Fabian Ramme f.ramme@web.de Jan Winkelmann jan.winkelmann@ph-gmuend.de <p>Im Physikunterricht liegen Idealisierungen stets dem Modellieren und Experimentieren zugrunde. Inwiefern Lehrkräfte die Bedeutung von Idealisierungen in ihrem Unterricht zu einem expliziten Lerngegenstand machen, ist weitgehend unklar. Mithilfe leitfadengestützter Interviews (n = vier Physiklehrkräfte) wurden unter Zuhilfenahme der qualitativen Inhaltsanalyse Kategorien identifiziert, die die unterrichtspraktische Auseinandersetzung mit Idealisierungen beschreiben.</p> <p>Es zeigt sich, dass Idealisierungen bei den interviewten Lehrkräften meist einen impliziten Lerngegenstand darstellen. Darüber hinaus wurden sehr individuelle Herangehensweisen durch die Lehrkräfte berichtet, u.a. plastische Veranschaulichung von Idealisierungen, tagesaktuelle Bezüge sowie die historische Darstellung naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung.</p> <p>Gleichzeitig wurden einige Bedenken zur Auseinandersetzung mit Idealisierungen thematisiert. Die Sorge, Irritationen zu stiften oder die Annahme, Schüler*innen seien nicht in der Lage mit Idealisierungen adäquat umzugehen, führen stellenweise dazu, dass diese von Lehrkräften bewusst verborgen werden.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1222 Nachbau eines Termitenhügels als Projekt zur Wärmelehre 2022-05-27T14:15:34+02:00 Sara Wilhelm sara.wilhelm@stud-mail.uni-wuerzburg.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de <p class="PhyDid-Abstract">Klimawandel und Ressourcenverbrauch stellen die Menschheit vor große technische Herausforderungen. Die Bionik beschäftigt sich damit, die Natur als Vorbild für die Technik zu nehmen. Gerade im Baubereich gilt es, CO<sub>2</sub> und Energie einzusparen. Die Baubionik beschreibt das Übertragen von Phänomenen aus der Natur auf technische Funktionen, die für die Architektur und Funktionen eines Gebäudes relevant sein können. Damit liefert sie auch interessante Anwendungen für den Physikunterricht.</p> <p class="PhyDid-Abstract">Ein bekanntes Beispiel aus der Baubionik ist der Termitenhügel. Die Termiten mögen es in ihrem Bau bei niedriger und vor allem konstanter Temperatur und brauchen im Innern genügend Sauerstoff. Dies erreichen sie u.a. durch einen geschickten Einsatz von Konvektion.</p> <p class="PhyDid-Abstract">In dem Beitrag wird der Nachbau eines Termitenhügels mit einfachen Mitteln gezeigt. Daran können mit einfachen Messungen Inhalte der Wärmelehre veranschaulicht werden. Dazu gehört die Wärmespeicherfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit, aber auch Konvektion und der Kamineffekt zur passiven Kühlung. Gezeigt wird der Nachbau des Termitenhügels sowie aufgenommene Messwerte und Wärmebilder mit der FLIR ONE-App eines Smartphones.</p> 2022-11-30T00:00:00+01:00 Copyright (c) 2022 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung