https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/issue/feed PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung 2021-10-12T00:04:22+02:00 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/1180 Vorstellung des Studienreformforums: Bisherige Arbeit und aktuelle Beiträge 2021-10-10T21:26:09+02:00 Ahmad Aljanazrah ajanazrah@birzeit.edu Stefan Brackertz sbracke0@uni-koeln.de Jeanette Gehlert jeanette.gehlert@studium.uni-hamburg.de Daniela Kern-Michler kern-michler@posteo.de Manuel Längle manuel.laengle@univie.ac.at Amr El Miniawy amr.el.miniawy@physik.hu-berlin.de Wanda Witte wanda.witte@uni-rostock.de Das Studienreform-Forum befasst sich einerseits mit der Systematisierung von Studienreformen und Studienreform-Vorhaben, andererseits mit Grundsatzfragen der Studienreform. Beides zusammen bildet die Grundlage zur Weiterentwicklung von Studiengängen.<br />Im Jahr 2020 hat das Studienreform-Forum erneut zur Einsendung von Beiträgen zu diesen Fragen aufgerufen. Angesichts der Pandemie wurde dieser Aufruf verlängert und parallel eine Initiative zur Dokumentation und Auswertung der Lehre unter Pandemiebedingungen gestartet, deren Ergebnisse mittelfristig mit den übrigen Beiträgen in Bezug gesetzt werden sollen.<br />Dieser Artikel dokumentiert die auf den Call for Papers eingesandten Beiträge. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1158 Die zweite Quantenrevolution - Quanteninformatik im Physikunterricht 2021-10-10T21:26:00+02:00 Gesche Pospiech gesche.pospiech@tu-dresden.de In den letzten Jahrzehnten hat die Quantentechnologie rasante Fortschritte gemacht. Die sich daraus ergebenden Anwendungen und Möglichkeiten dringen immer stärker in das Bewusstsein der interessierten Menschen und finden ihren Niederschlag in der medialen Begleitung. Parallel dazu bahnt sich ein Paradigmenwechsel im Unterricht über Quantenphysik sowohl an der Schule als auch an der Universität an. Insbesondere treten die vielfach diskutierten Interpretationsfragen in den Hintergrund und machen einer pragmatischen Betrachtungsweise Platz, die die Besonderheiten der Quantenphysik als gegeben akzeptiert und sie für neue bislang ungeahnte Anwendungen nutzt. Dabei stellt sich die Frage, welche Aspekte für den Schulunterricht auf verschiedenen Stufen, für die universitäre Ausbildung von Physikern und von Ingenieuren von besonderer Bedeutung sind. In diesem Vortrag werde ich mich auf den Bereich der Quanteninformatik konzentrieren und ausloten, welche Aspekte sich hierbei im Sinne einer Allgemeinbildung als relevant und realisierbar für den schulischen Unterricht erweisen können. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1176 Workshop: Hochschuldidaktische Konsequenzen aus zwei Semestern Krisenlehre 2021-10-10T21:26:01+02:00 Stefan Brackertz sbracker@smail.uni-koeln.de Merten Dahlkemper merten.dahlkemper@uni-goettingen.de Andreas Drotloff stapf@zapf.in Amr El Miniawy amr-el-miniawy@physik.hu-berlin.de Jeanette Gehlert jeanette.gehlert@studium.uni-hamburg.de Marie-Anette Geyer marie-annette.geyer@tu-dresden.de Lana Ivanjek lana.ivanjek@tu-dresden.de Katarina Jeličić kjelicic@phy.hr Jani Kotakosko jani.kotakoski@univie.ac.at Daniela Kern-Michler kern-michler@posteo.de Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de Stefan Küchenmann s.kuechemann@physik.uni-kl.de Manuel Längle manuel.laengle@univie.ac.at Morris J.J. Weimerskirch morris.weimerskirch@univie.ac.at Peter Schielke schilke@ph1.uni-koeln.de Ana Susac ana.susac@fer.hr Wanda Witte wanda.witte@uni-rostock.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>Die Umstellung des Lehrbetriebs an den Hochschulen auf Online-Lehre hat nicht nur technische, sondern vor allem auch didaktische Herausforderungen mit sich gebracht, die vielfältig – und zum Teil sehr unterschiedlich – beantwortet wurden. An einer systematischen hochschulübergreifenden Auswertung fehlt es bislang aber noch. Im hir dokumentierten Workshop wurde der aktuelle Stand exemplarisch vorgestellt und diskutiert, wie es gelingen kann, dass die wertvollen Erfahrungen dieser Zeit nicht mit der Rückkehr zur Präsenzlehre verloren gehen.</span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1178 Wie sieht die Struktur des Phyikstudiums aus? 2021-10-10T21:26:01+02:00 Stefan Brackertz sbracker@smail.uni-koeln.de Fabian Freyer fabian.freyer@physik.tu-berlin.de Daniela Kern-Michler kern-michler@posteo.de Manuel Längle manuel.laengle@univie.ac.at Lars Vosteen lars.vosteen@student.uni-luebeck.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>Läuft das Physikstudium im deutschsprachigen Raum im Großen und Ganzen überall auf die gleiche Art ab oder sind die Strukturen von Standort zu Standort verschieden? Wie lässt sich die Ähnlichkeit von Studiengangsstrukturen feststellen?</span></p><p class="PhyDid-Abstract"><span>Zur Beantwortung dieser Fragen lassen sich von der Zusammenkunft der deutschsprachigen Physikfachschaften (ZaPF) und der jungen Deutschen Physikalisch Gesellschaft (jDPG) schon länger organisierten und durchgeführten Umfragen nutzen. Sie bieten unter anderem Informationen zur inhaltlichen Schwerpunktsetzungen der Studiengänge. Aus den Debatten des Studienreformforums ist nun die Notwendigkeit erwachsen, mehr noch die Struktur des Studiengänge in den Blick zu nehmen; zeitgleich ist ein Vorschlag für deren Darstellung entstanden.</span></p><p class="PhyDid-Abstract"><span>Im letzten Jahr ist angesichts dessen ein öffentlich zugängliches Online-Tool entstanden, das es erlaubt, diese Darstellung halbautomatisiert aus den Informationen der Modulhandbücher zu erstellen. Die so erzeugten Darstellungen sollen nicht nur der Beforschung der Studiengänge dienen, sondern gleichzeitig für die Arbeit in den Fachbereichen nutzbar sein. Mittelfristig sollen die Datenerfassung der Umfragen und dieses Tools zusammenwachsen.</span></p><p class="PhyDid-Abstract"><span>Dieser Beitrag beschreibt das Tool und die Ideen dahinter und regt hoffentlich zur Nutzung an.</span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1135 Validierung eines Mindset-Fragebogens für Physik- (Lehramts-) Studierende mittels Interviewstudie 2021-10-10T21:26:01+02:00 Malte Diederich Malte.diederich@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>Kann man ändern wie intelligent man ist? Kann jede*r Physik verstehen, oder fehlt einigen dafür die Begabung? Die Mindset-Theorie nach Carol Dweck beschreibt die Auswirkungen, welche solche impliziten Überzeugungen haben können. Auf universitärer Ebene ist die Befundlage in der Mindset-Forschung heterogen. Eine mögliche Erklärung hierfür ist, dass bislang hauptsächlich fachübergreifende Mindsets erfasst wurden. Daher wurde für die Physik eine fachspezifische Skala entwickelt, welche die klassische Intelligenz-Skala ergänzen soll. In einem nächsten Entwicklungsschritt wurden beide Skalen nun anhand einer Kombination von Think-Aloud bei der Bearbeitung und anschließendem halbstrukturiertem Interview mit 11 Studierenden aus verschiedenen Bereichen und Phasen des Physik-(Lehramts-)Studiums validiert. Aus den erhobenen Daten wurde mittels qualitativer Inhaltsanalyse das Mindset bestimmt und mit den Ergebnissen des Fragebogens verglichen. Hierbei zeigte sich, dass die Ergebnisse in den einzelnen Skalen abhängig vom konzeptuellen Verständnis der Begriffe „Intelligenz“ und „Begabung“ sind. Für sich genommen führt daher weder die physikspezifische Skala noch die klassische Intelligenz-Skala zu validen Ergebnissen. Allerdings ist durch die Kombination beider Skalen eine valide Zuordnung möglich. </span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1151 Multiple Repräsentationen als fachdidaktischer Zugang zum Satz von Gauß - Qualitative Zugänge zur Interpretation der Divergenz von Vektorfeldern 2021-10-10T21:26:01+02:00 Larissa Hahn larissa.hahn@uni-goettingen.de Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de <p>Die Divergenz ist ein zentrales Konzept der Vektoranalysis und relevant für viele Teilgebiete der Physik, in denen Vektorfelder z. B. zur Beschreibung von Bewegungen verwendet werden. Für die physikalische Anwendung ist dabei vor allem ein konzeptionelles Verständnis der Divergenz von Bedeutung, welches Studierenden jedoch im Gegensatz zu algebraischen Berechnungen häufig Schwierigkeiten bereitet. Bisherige Forschungsergebnisse betonen daher die Notwendigkeit zur Förderung des konzeptionellen Verständnisses u. a. durch den Einsatz multi-repräsentationaler, qualitativer Zugänge. Zu diesem Zweck stellt dieser Beitrag einen visuellen Zugang zum qualitativen Verständnis der Divergenz vor, der auf einer Beurteilung der partiellen Vektorableitungen anhand zweidimensionaler Vektorfelddiagramme beruht. Da insbesondere die Zerlegung von Vektoren in ihre Feldkomponenten - eine zur Beurteilung der partiellen Ableitungen essentielle Prozedur - eine Herausforderung für Studierende darstellt, werden zudem Anregungen für eine instruktionale Unterstützung durch Zeichenaktivitäten gegeben. Abschließend wird eine Studie zur Wirksamkeitsuntersuchung einer zeichenbasierten Instruktion vorgestellt. </p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1123 Unter welchen Bedingungen erachten Physiklehramtsstudierende ihr Physikfachstudium als relevant für ihren zukünftigen Physikunterricht? 2021-10-10T21:26:01+02:00 Tilmann John tilmann.john@ph-ludwigsburg.de Erich Starauschek starauschek@ph-ludwigsburg.de Das Physik-Lehramtsstudium sollte auf den Physikunterricht vorbereiten. Damit dies gelingt, fordert z. B. die DPG (2014) das Lehramtsstudium stärker zu professionalisieren. Ein Ansatz ist die sogenannte kumulative Lehre, die in Fachveranstaltungen des Grundstudiums der PH Ludwigsburg umgesetzt wurde. Er erwies sich in einer Evaluationsstudie als geeignet für den Erwerb von schulrelevantem Fachwissen. Mit dem hier vorgestellten Forschungsvorhaben soll mit Fallstudien untersucht werden, ob sich Effekte der kumulativen Lehre in der Schul-praxis im Master-Studium zeigen. Dazu werden acht Studierende in ihrem Schulpraxissemes-ter forschend begleitet. Parallel wird eine Vergleichsgruppe einer anderen Hochschule for-schend begleitet (N=6). Mit Leitfadeninterviews und Fragebögen werden die Studierenden zu ihren Unterrichtserfahrungen und zu ihrem Studium befragt. Der Artikel stellt das For-schungsvorhaben und ein Zwischenstand der qualitativen Inhaltsanalyse vor. Die vorläufige Analyse zeigt: Die Professionsorientierung der kumulativen Lehre scheint zu einem schüler-orientierten Unterricht zu führen. Demgegenüber führt die Wissenschaftsorientierung der „traditionellen“ universitären Fachvorlesungen eher zu inhaltsorientiertem Unterrichten. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1149 Analyse von Experimentierhausaufgaben in der klassischen Mechanik 2021-10-10T21:26:01+02:00 Andreas Kaps andreas.kaps@uni-leipzig.de Theresa Schmid schmid-theresa@web.de Helena Franke helena.franke@uni-leipzig.de Frank Stallmach stallmac@physik.uni-leipzig.de Im einführenden Mechanik-Kurs haben Studierende des 1. Fachsemesters Lehramt Physik eigenständig Experimentierhausaufgaben mit ihren Smartphones als digitales Messinstrument bearbeitet. Die von den Studierenden als Lösungen eingereichten Protokolle zu zwei Aufgaben aus der Lehrthematik Dynamik des Massenpunktes wurden einer systematischen Analyse bezüglich wiederkehrender Fehlermuster unterzo-gen. Es zeigte sich einerseits, dass die Studierenden den zielgerichteten Einsatz digitaler Messwerterfassung und Auswertung sehr schnell und sicher beherrschen. Andererseits fallen der Transfer und die Anwendung neuer physikalischer und mathematischer Lehrinhalte auf reale Problemstellungen ca. 2/3 der Studierenden schwer. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1111 Lernwirksamkeitsanalyse smartphonebasierter Experimentierhausaufgaben 2021-10-10T21:26:02+02:00 Andreas Kaps andreas.kaps@uni-leipzig.de Frank Stallmach stallmac@physik.uni-leipzig.de <p>In diesem Beitrag werden das Design und die Ergebnisse einer Pilotstudie vorgestellt, welche die Lernwirksamkeit von Experimentierhausaufgaben mit Smartphones als Messinstrument in der Studieneingangsphase für das Fach Physik untersucht. Die experimentellen Aufgabenstellungen ermöglichen es den Studierenden schon in den ersten Vorlesungswochen selbstständig zu experimentieren, eigens generierte Daten zu analysieren und somit die theoretischen Konzepte aus der Vorlesung kontextorientiert anzuwenden. Die Lernwirksamkeit der Experimentierhausaufgaben wird exemplarisch für einen Themenbereich aus der Rotationsdynamik starrer Körper in der Mechanik mit einer Pre-Post-Test Studie im Interventions- und Kontrollgruppedesign untersucht. Die Ergebnisse der Pilotstudie zeigen, dass das neue Aufgabenformat für den untersuchten Themenkomplex einen größeren Lernzuwachs bewirkt, als es die klassischen physikalischen Übungsaufgaben ermöglichen.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1125 Ansätze zur Diagnose und Förderung von Problemlösefähigkeiten in der Studieneingangsphase Physik 2021-10-10T21:26:02+02:00 Simon Lahme slahme@mail.uni-paderborn.de Anna B. Bauer anna.bauer@upb.de Peter Reinhold peter.reinhold@uni-paderborn.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>Fast die Hälfte aller Studierenden bricht ihr Physikstudium in der Studieneingangsphase ab. Eine der häufigsten Ursachen stellt die unzureichende Bewältigung fachlicher Anforderungen dar. Im ersten Semester wird besonders die Bearbeitung der Übungsaufgaben zur Vorbereitung auf die Modulklausuren als herausfordernd wahrgenommen. Hierzu werden vor allem fachspezifische Problemlösefähigkeiten benötigt, die die Studierenden noch nicht auf nötigem Niveau beherrschen. Resultierende Fehler und Schwierigkeiten können zu Motivationsverlust und Studienabbruch führen.</span></p><p class="PhyDid-Abstract"><span>Die Analyse von Problemlösefähigkeiten und das Ableiten passgenauer Unterstützungsangebote stehen daher im Fokus der Begleitforschung zum Lernzentrum <em>Physiktreff</em> der Universität Paderborn. Aus Aufgabenbearbeitungen im Themenfeld Mechanik werden Fehler und Schwierigkeiten rekonstruiert und Bearbeitungstypiken identifiziert. Diese Typiken erlauben eine passgenaue Diagnostik sowie individuelle Förderung fachspezifischer Problemlösefähigkeiten.</span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1132 Evaluation eines online Begleitkurses „Physik für Elektrotechnik“ im Hinblick auf die Nutzung durch die Studierenden 2021-10-10T21:26:02+02:00 Kevin Schmitt kevin.schmitt@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@tu-darmstadt.de <p>Die Lehrveranstaltung „Physik für Elektrotechnik“ wurde im Wintersemester 20/21 durch ein fa-kultatives Lernangebot angereichert, das sich in Form eines digitalen Begleitkurses unmittelbar in die Plattform Moodle integrieren ließ. Zum einen wurde den Studierenden die Möglichkeit gegeben, mathematische und physikalische Grundlagen vor der Lehrveranstaltung aufzuarbeiten. Zum ande-ren wurden wöchentlich zu den Inhalten der Vorlesung Aufgaben zur Verfügung gestellt. Durch den Einsatz des Plugins STACK konnten die Aufgaben des Begleitkurses in unterschiedlichen Formaten mit automatisiertem individualisiertem Feedback gestaltet werden. So konnten die Studierenden ih-ren Wissensstand überprüfen und ggf. gleichzeitig Lücken im (Vor-)wissen schließen. Im Anschluss an den Vorlesungsbetrieb wurde die Nutzung dieses Begleitkurses durch die Studierenden in einer Selbstauskunft evaluiert um zu untersuchen, welche Einsatzszenarien sich aus deren Perspektive besonders eignen. Dabei wurde erhoben, in welchem Umfang und in welchen Phasen der Lehrver-anstaltung auf das fakultative Angebot zurückgegriffen wurde, sowie welche Intention (Überprü-fung und/oder Aufarbeitung des Wissensstandes) die Studierenden damit vorrangig verfolgten. Auch die Einschätzung des eigenen Lernzuwachs wurde erfragt.<br />Im Beitrag wird zunächst das Projekt und die Ausgangslage beschrieben sowie die Gestaltungs-grundlagen des Begleitkurses skizziert. Anschließend werden die einfließenden Evaluationsele-mente und Ergebnisse dargestellt und Konsequenzen für mögliche Optimierungen gezogen.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1187 Fachwissen und Problemlösen im Physikstudium 2021-10-10T21:26:02+02:00 David Woitkowski david.woitkowski@gmail.com <p>Die Studieneingangsphase im Fach Physik fordert von den Studienanfängern den Aufbau vielfälti-ger 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 Erhe-bung des Fachwissens wurden ein etabliertes Testinstrument und ein komplexitätsbasiertes Ni-veaumodell verwendet. Für die Erhebung von Problemlösefähigkeiten wurde ein neues Testverfah-ren 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. Eben-so können differenzierte Analysen der Schwierigkeiten Studierender beim Lösen häufiger Pro-blemstellungen angestellt werden.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1154 Risiken der Radioaktivität aus Sicht von Jugendlichen 2021-10-10T21:26:03+02:00 Claus Bolte claus.bolte@fu-berlin.de Nicole Schrader nicole.schrader@fu-berlin.de <p><span style="font-size: small;"><span style="font-family: Times New Roman;">Nicht zuletzt wegen ihres vielfältig faszinierenden Charakters ziehen wissenschaftliche Erkenntnisse zur Theorie der Radioaktivität und ihre vielfältigen, oft nicht unumstrittenen, Anwendungen die Aufmerksamkeit der Wissenschaftsgemeinde wie auch die einer breiten Öffentlichkeit auf sich.<em> </em>Doch so populär die Diskussionen und Berichterstattungen rund um die Themen Radioaktivität und Anwendungen von Kernenergie auch sein mögen, so facettenreich und durchaus subjektiv geprägt scheinen die öffentlichen Debatten und Streitgespräche. Angesichts der vielfältig und oftmals emotional oder gar stigmatisierend geführten Diskussionen fällt es schwer, sich ein – wohl reflektiertes und möglichst vorurteilsfreies – eigenes Urteil zu bilden; nicht zuletzt, da ja auch ein fach- und sachgerechtes Verständnis von den naturwissenschaftlich-technischen Grundlagen nicht einfach zu erzielen ist. Ebenso schwer sind die zu erwartenden Folgen und Risiken zu überschauen, die mit den zahlreichen Anwendungsmöglichkeiten verbunden sind oder sein können. Als Chemie-Lehrer*in und Fachdidaktiker*in stellt sich daher die Frage: Wie ist es eigentlich um die fachbezogenen Kompetenzen von Schüler*innen im Themenfeld von Radioaktivität und (ionisierender) Strahlung bestellt und für wie risikobehaftet schätzen Jugendliche die technologischen Anwendung von Radioaktivität und (ionisierender) Strahlung ein? Außerdem interessiert uns die Frage: In welcher Weise beeinflusst wissenschaftlich stimmiges Wissen die subjektiv geprägte Risikowahrnehmung von Jugendlichen?</span></span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1153 Untersuchung der Wahrnehmung von Feynman-Diagrammen mittels Eye Tracking 2021-10-10T21:26:03+02:00 Merten Dahlkemper merten.dahlkemper@cern.ch Jeff Wiener jeff.wiener@cern.ch Andreas Müller andreas.mueller@unige.ch Sascha Schmeling sascha.schmeling@cern.ch Pascal Klein pascal.klein@uni-goettingen.de <p>Seit mehr als 70 Jahren sind Feynman-Diagramme (FD) aus der Elementarteilchenphysik kaum mehr wegzudenken, da sie komplexe Rechnungen auf eine kompakte Weise veranschaulichen. Dies wird vielfach auch für die Behandlung im Schulunterricht genutzt.Aus fachdidaktischer und lerntheoretischer Sicht wird der Nutzen verschiedener Repräsentationsformen zum Problemlösen und Lernen als zentral erachtet. Dennoch wird im Rahmen der Vermittlung von Teilchenphysik kontrovers darüber diskutiert, ob und in welcher Form FD im Unterricht der Schule vorkommen sollen, da umstritten ist, inwiefern der Nutzen dieser Darstellungen ihre potentiellen Nachteile durch resultierende Missverständnisse und Fehlvorstellungen übersteigt. Diese Schwierigkeiten und das Fehlen empirischer Untersuchungen zum visuellen Umgang mit FD weisen auf den Forschungsbedarf zu diesem Thema hin. Das Lernen mit graphischen Repräsentationen wie Feynman-Diagrammen beinhaltet visuelle Prozesse. Um diese Prozesse genauer zu untersuchen, verwenden wir Eye Tracking als eine inzwischen auch in den Fachdidaktiken zunehmend verbreitete Methode zur Messung der visuellen Aufmerksamkeit, die uns Einblick in die kognitiven Prozesse geben kann. Die Stichprobe unserer Eye Tracking-Studie setzt sich zum einen aus Studierenden zusammen, die mit der Repräsentationsform nicht vertraut sind, und zum anderen aus Forschenden in dem Gebiet der Elementarteilchenphysik. Das mittelfristige Ziel der Arbeit ist, aus den Studienergebnissen forschungsbasierte Instruktionen zum Betrachten, Zeichnen und Anwenden von FD im Rahmen eines Onlinekurses zur Teilchenphysik zu entwerfen.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1122 Mehrdimensionale Analyse zur Vernetzung von Begriffselementen des Basiskonzepts Energie 2021-10-10T21:26:03+02:00 Dennis Dietz dennis.dietz@fu-berlin.de Claus Bolte claus.bolte@fu-berlin.de <div class="WordSection1"><p class="PhyDid-AbstractAbstand">Als Reaktion auf die enttäuschenden Ergebnisse in den zurückliegenden TIMS- (Baumert et al., 1997) und PISA-Studien (Baumert et al., 2001; Prenzel et al., 2004) wurden Basiskonzepte, wie das fächerübergreifende Energiekonzept, in den deutschen Bildungsstandards für den mittleren Schulabschluss verankert (KMK, 2005a-c). Damit war die Hoffnung verbunden, die nach der konstruktivistischen Lerntheorie und den Leitlinien des kumulativen Lernens wichtige Vernetzung von Unterrichtsinhalten zu forcieren. In der vorliegenden Arbeit gehen wir der Frage nach, inwieweit wir in von Schüler*innen der Jahrgangsstufe 9 formulierten Essays zum Basiskonzept Energie vertikale (fachimmanente) und horizontale (fächerübergreifende) Vernetzungsstrukturen nachweisen können. Da die uns bekannten Modelle und Ansätze zur Analyse und Beschreibung von Vernetzungsleistungen entweder ausschließlich auf den Aspekt der vertikalen Vernetzung oder ausschließlich auf den Aspekt der horizontalen Vernetzung fokussieren, haben wir auf der Basis dieser Modelle und Ansätze ein weiter ausdifferenziertes Analyseinstrument entwickelt, das neben der vertikalen Vernetzung ebenso der Dimension der horizontalen Vernetzung Rechnung trägt. Mit dem eigens entwickelten <span style="text-decoration: underline;">M</span>odell zur <span style="text-decoration: underline;">A</span>nalyse der <span style="text-decoration: underline;">Ver</span>netzung von <span style="text-decoration: underline;">B</span>egriffselementen in <span style="text-decoration: underline;">E</span>ssays (MAVerBE) haben wir 132 Essays zum Energiekonzept von Schüler*innen eines Gymnasiums untersucht. In diesem Beitrag stellen wir ausgewählte Analyseergebnisse zur Diskussion.</p></div> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1116 Inklusionsorientierung und Differenzierung 2021-10-10T21:26:03+02:00 René Dohrmann rene.dohrmann@fu-berlin.de Alexander Moritz Rüge volkhard.nordmeier@fu-berlin.de Novid Ghassemi nghassemi@zedat.fu-berlin.de Volkhard Nordmeier volkhard.nordmeier@fu-berlin.de <p class="PhyDid-AbstractListe">Die Bemühungen und normativen Vorgaben zur inklusionsgerechten Umgestaltung des Bildungssystems sowie zahlreiche damit verbundene Empfehlungen und administrative Vorgaben zum Umgang mit Heterogenität scheinen eher sukzessive in den Curricula von Lehramtsstudiengängen an deutschen Hochschulen verankert zu werden. Damit wird auch das Physik-Lehramtsstudium in Bezug auf die Ausprägung von Förderkompetenzen (angehender) Physiklehrkräfte häufig nur bedingt den unterrichtlichen Ansprüchen und Anforderungen für einen adäquaten Umgang mit heterogenen Ausgangslagen gerecht.</p><p class="PhyDid-AbstractListe">Im vorliegenden Beitrag werden binnendifferenzierende Maßnahmen als ein wichtiger Beitrag zum Umgang mit Heterogenität in der Schule hervorgehoben. Vertiefend werden in diesem Zusammenhang Befunde zur Binnendifferenzierung im Physikunterricht systematisch zusammengefasst. Darüber hinaus wird über den aktuellen Stand der curricularen Umsetzung differenzierungsbezogener Inhalte in der Physiklehrkräftebildung an deutschen Hochschulen berichtet und verschiedene, themenbezogene Desiderate abgeleitet.</p><p class="PhyDid-AbstractListe">Im Ausblick werden aktuelle, projektbezogene Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte vorgestellt.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1170 Empirische Forschung im Erlanger SchülerForschungsZentrum ESFZ - Erste Ergebnisse einer explorativen Fragebogenstudie 2021-10-10T21:26:03+02:00 Angela Fösel angela.foesel@fau.de Philipp Bitzenbauer philipp.bitzenbauer@fau.de <p class="PhyDid-AbstractListe">Seit etwas mehr als 10 Jahren gibt es das Erlanger SchülerForschungsZentrum ESFZ (<a href="https://esfz.nat.uni-erlangen.de/">https://esfz.nat.uni-erlangen.de/</a>), verortet am Department Physik der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg. Schülerinnen und Schüler, die Lust und Spaß am Forschen und Tüfteln an eigenen Projektideen aus dem Bereich Naturwissenschaft und Technik haben, finden hier Unterstützung in einem wissenschaftlich-professionellen Rahmen: In einwöchigen Forschungscamps nutzen bis zu 25 Jugendliche die zur Verfügung gestellte Infrastruktur, um über den Unterricht hinaus unter Betreuung von studentischen Tutor*innen und Wissenschaftler*innen an eigenen Projektideen aus Naturwissenschaft und Technik zu forschen.</p><p class="PhyDid-AbstractListe">Im Rahmen einer explorativen Fragebogenstudie soll erhoben werden, wie Schülerinnen und Schüler, die bereits an ESFZ-Forschungscamps teilgenommen haben, die Betreuung in den Camps erlebt haben, wie sehr sie sich in das Forschungsleben eingebunden fühlten, und welche Fähigkeiten und Fertigkeiten ihrer Meinung nach in den Camps erlernt und gefördert wurden. </p><p class="PhyDid-AbstractListe">Im Beitrag werden der für die Erhebung konzipierte Online-Fragebogen und auch die Modalitäten der Durchführung vorgestellt. Die Ergebnisse einer ersten Pilotstudie werden präsentiert, und es werden auch mögliche Forschungsfragen für daran anknüpfende Untersuchungen im Rahmen der empirischen Begleitforschung zum Erlanger SchülerForschungsZentrum diskutiert.</p><p class="PhyDid-AbstractListe"> </p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1120 Das physikbezogene Growth Mindset bei Schüler*innen fördern 2021-10-10T21:26:03+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><span>Dweck definiert zwei Mindsets, die als tief verankerte Überzeugungen zu unterschiedlichen Reak- tions- und Handlungsmustern führen. Das Fixed Mindset beschreibt die Überzeugung, dass Intelli- genz determiniert ist und damit der Spielraum für erlernbare Fähigkeiten und Fertigkeiten durch Begabung festgelegt ist. Damit stehen demonstrierbare Leistungserfolge im Fokus und herausfor- dernde Situationen werden möglichst vermieden. Das Growth Mindset bildet den Gegenpol und beschreibt Intelligenz, aber auch Kompetenz als stets weiterentwickelbar. Somit steht das Lernen selbst im Mittelpunkt und Schüler*innen mit Growth Mindset nehmen Herausforderungen als Lern- gelegenheit positiv wahr. Das Mindset selbst wird vor allem durch persönliche Erfahrungen und Bezugspersonen geprägt, entsprechend kann es mit geeigneten Interventionen gezielt verändert wer- den.</span></p><p><span>Auf der Basis der in den USA schon weiter verbreiteten Mindset-Forschung und eines speziell für Physik entwickelten Mindset-Fragebogens wurde das domänenspezifische Mindset von Schüler*in- nen im Physikunterricht in allen Jahrgangsstufen erhoben und Korrelationen zu äußeren Gegeben- heiten wie Alter, Geschlecht und Schulart untersucht. Darauf aufbauend soll mit einer fachspezifi- schen Intervention das Growth Mindset von Schüler*innen in der Sekundarstufe I gefördert werden. Die Intervention wird im Beitrag vorgestellt.</span></p></div></div></div> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1194 Selbstgesteuertes Lernen mit digital erweiterten Workbooks 2021-10-10T21:26:03+02:00 Susanne Heinicke susanne.heinicke@uni-muenster.de Stefan Heusler Stefan.heusler@uni-muenster.de <span>Die Ze</span><span>it des Distanzlernens hat die Digitalisierung schulischen Lernens auch im Physikunterricht weiter vorangebracht. Gleichzeitig wird offenkundig welche sozialen, persönlichen und individuellen Aspekte des unterrichtlichen Lernens durch das vornehmlich digitale Format nicht ersetzt werden können. Es heißt also, Lehren aus den Erfahrungen der vergangenen Monate zu ziehen und digitale Elemente gewinnbringend unter Beachtung der Lernförderlichkeit in den Unterricht zu integrieren. Auf Basis forschungsseitiger Erkenntnisse (Einzelstudien und Metastudien wie z.B. Hattie 2013, Herzig 2014), theoretischer Überlegungen und einer empirischen Fallstudie leiten wir Empfehlungen für die inhaltliche Auswahl und Strukturierung von digital erweitertem Lehr-Lernmaterial ab. Grundlagen, Studienergebnisse sowie Erfahrungen aus der prototypischen Realisierung solchen Lehr-Lernmaterials an der Universität Münster stellen wir in diesem Beitrag vor.</span> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1184 Selbstbestimmtes und angeleitetes Experimentieren im Schülerlabor 2021-10-10T21:26:04+02:00 Sarah Hohrath sarah.hohrath@ruhr-uni-bochum.de Heiko Krabbe heiko.krabbe@ruhr-uni-bochum.de Sandra Aßmann sandra.assmann@ruhr-uni-bochum.de Maria Opfermann opfermann@uni-wuppertal.de <p class="PhyDid-Abstract">Schülerlabore ermöglichen Schülerinnen und Schülern (SuS) wie echte Forschende in einer authentischen Lernumgebung zu agieren. In physikalischen Projekten können SuS z. B. einen Experimentierprozess planen, durchführen, auswerten und evaluieren – und somit selbstreguliert lernen. Im Rahmen dieser Mixed Methods-Studie soll untersucht werden, wie der Grad der Instruktion (angeleitet vs. selbstbestimmt) während des Experimentierens – in Abhängigkeit vom Vorwissen des Lernenden – den Kompetenzaufbau (FF1) beziehungsweise den Selbstregulationsprozess beeinflusst (FF2) und wie sich Vorwissen und Instruktionsgrad auf die Judgments of Performance der Lernenden auswirken (FF3). Die Erhebung ist ab Februar 2021 geplant: <em>N</em> = 128 SuS der 7. und 8. Jgst. experimentieren in Kleingruppen zum Phänomen des Sonnentalers im Schülerlabor. Hierbei erhalten sie identische Materialien und nach dem Predict-Observe-Explain-Ansatz strukturierte Arbeitsblätter. Die angeleitet experimentierenden Gruppen bekommen Vorgaben für den Ablauf des Experimentierprozesses, während die selbstbestimmt experimentierenden Gruppen explorativ vorgehen können. Während des Experimentierens werden einzelne Kleingruppen videographiert, um ihren Lernprozess hinsichtlich der Selbstregulation zu analysieren. Zudem werden die SuS Fachwissenstests sowie Judgments of Performance und Confidence Judgments ausfüllen. Der Beitrag gibt erste Einblicke in das Projekt, Erkenntnisse aus einer Pilotierungsstudie und erläutert das geplante Forschungsvorhaben.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1134 Physik und Sport - Kontextorientierte Unterrichtsmaterialien zur Förderung des Interesses am Mechanikunterricht 2021-10-10T21:26:04+02:00 Moritz Kriegel moritz.kriegel@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de <p class="PhyDid-Abstract">Das geringe Interesse der Lernenden an Physik ist seit der IPN-Studie bekannt und seitdem auf weitgehend gleichbleibendem Niveau. Dabei gilt die Mechanik oft als ein besonders uninteressantestes Themengebiet. Demgegenüber zeigen empirische Befunde allerdings auch, dass der Interessenunterschied weniger durch das Thema als vielmehr durch die Einbettung in bestimmte Kontexte und die damit verbundenen Tätigkeiten hervorgerufen wird (Elster, 2010). Eine Möglichkeit das Interesse an Physik zu fördern stellt dementsprechend ein ”Lernen in sinnstiftenden Kontexten” (Muckenfuß, 1995) dar. Es konnte theoretisch begründet werden, dass sich der Sport durch seine Alltäglichkeit sowie durch vielfältige Bezüge der Physik zum menschlichen Körper als ein solcher sinnstiftender Kontext im Mechanikunterricht eignet. Aus diesem Grund wurden im Rahmen einer Abschlussarbeit Vorschläge für die Erarbeitung von vier Inhalten aus dem Bereich der Mechanik im Kontext Sport mit entsprechenden Materialien für die Einführungsphase der gymnasialen Oberstufe in Hessen entwickelt. Eine semistrukturierte Lehrkräftebefragung hat Indizien dafür geliefert, dass die Konzepte trotz eines hohen Zeitaufwandes zur Steigerung des Interesses im Physikunterricht beitragen können. </p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1161 Beliefs zur Theoretischen Physik, der unbekannten Seite der Schulphysik 2021-10-10T21:26:04+02:00 Anja Schulz anja.schulz@phsalzburg.at Marion Zöggeler marion.zoeggeler@sbg.ac.at Alexander Strahl alexander.strahl@sbg.ac.at <p class="PhyDid-Abstract">Sowohl die Physikdidaktik als auch der österreichische Lehrplan fordern die Einbindung von Arbeitsmethoden, die zur Gewinnung und Sicherung neuer Erkenntnisse beitragen, sowie Ziele im Physikunterricht vorgeben. Um diese Lehr- und Lernziele zu erreichen, ist eine Auseinandersetzung mit der Bedeutung der Begriffe <em>Theorie, Gesetz, Modell</em> und <em>Hypothese</em> unabdingbar. Nur so können die Lernenden ein annehmbares Verständnis über die Theoriebildung in der Physik entwickeln. Dabei nimmt die Theoretische Physik eine besondere Stellung ein, bei der auch die verschiedenartige Rolle der Mathematik deutlich wird. Um die Vorstellungen der Schüler:innen über das Wesen der Physik zu erkunden, wurde zunächst ein Fragebogen in quantitativer Form erstellt, der die derzeitigen Überzeugungen (<em>Beliefs</em>) über die Physik der Schüler:innen, im Alter zwischen 17 und 20 Jahren, testen sollte. Aufbauend auf die gewonnenen Kenntnisse über die Lernausgangslage der Lernenden kann ein passender Unterricht konzipiert werden, der an das Vorwissen der Jugendlichen anknüpft. Im Rahmen des Beitrages werden die wesentlichen Ergebnisse der explorativen Datenerhebung, bei der 191 Proband:innen getestet wurden, dargestellt und diskutiert.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1141 Akzeptanzbefragung zu Augmented Reality-Experimenten auf dem Spielplatz 2021-10-10T21:26:04+02:00 Jelka Weber jelka.w@posteo.de Albert Teichrew teichrew@physik.uni-frankfurt.de <p class="PhyDid-Abstract">Bei der Vermittlung physikalischer Inhalte und naturwissenschaftlicher Forschungsprozesse spielt die Verknüpfung von Theorie und Experiment zur Erklärung physikalischer Phänomene eine bedeutende Rolle. Der Einsatz einer Geometrie-Software wie <em>GeoGebra</em> stellt ein einfaches Werkzeug zur Visualisierung physikalischer Modelle in Form dynamischer Konstruktionen dar. Mit dem <em>GeoGebra 3D Rechner</em> lassen sich mithilfe von Augmented Reality (AR) reale Situationen mit den Konstruktionen überlagern, sodass Konzept und Beobachtung intuitiv miteinander verglichen werden können. In dem Beitrag wird das Potential der Verknüpfung von Modell und Experiment behandelt. Dazu wurden verschiedene Modelle und zugehörige Lerneinheiten für den Einsatz von AR-Experimenten auf dem Spielplatz konzipiert. Im Rahmen einer Akzeptanzbefragung mit zwei Schüler*innengruppen wurde an diesem Beispiel untersucht, inwiefern sich die Durchführung von AR-Experimenten als lernförderliches Instrument im Physikunterricht eignet.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1150 „Und für wen ist dieser Kontext?“- Studien zu Kontexten und Interessen im Physikunterricht unter Beachtung von Gender und Selbstkonzept 2021-10-10T21:26:04+02:00 Julia Welberg julia.welberg@uni-muenster.de Daniel Laumann daniel.laumann@uni-muenster.de Susanne Heinicke susanne.heinicke@uni-muenster.de <p class="PhyDid-Abstract">Das Interesse der Schülerinnen und Schüler am Physikunterricht lässt im Verlauf der Sekundarstufe 1 stark nach. Schulbücher versuchen die physikalischen Themen durch geeignete Kontexte interessant zu gestalten. Es findet sich fast zu jedem physikalischen Themengebiet ein Kontext, mit dem sich Lernende im Unterricht beschäftigen sollen und der bestenfalls Mädchen und Jungen gleichsam interessiert. In verschiedenen Studien wurde bereits festgestellt, dass Mädchen mehr an Kontexten interessiert sind, die die Natur, Umwelt und den eigenen Körper betreffen, Jungen hingegen mehr an technischen Kontexten oder an allen gleichermaßen. In studentischen Forschungsarbeiten am Institut für Didaktik der Physik der WWU Münster wurde das Interesse an Kontexten und die Wahrnehmung von Mädchen und Jungen untersucht, deren Ergebnisse hier zusammengetragen werden. In einem weiteren Projekt wurden Rollenverteilungen beim Experimentieren in Bezug auf Selbstwirksamkeitserwartungen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere Mädchen entgegen stereotypischer Verhaltensformen agieren und sich selbst meist anders einschätzen, als sie es für ihre eigene Bezugsgruppe, demnach Mädchen allgemein, tun.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1130 Der Energie-Feld-Ansatz: Design-Forschung zur Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtskonzeptes für den Energieunterricht der Oberstufe 2021-10-10T21:26:04+02:00 Manuel Becker manuel.becker@univie.ac.at Martin Hopf martin.hopf@univie.ac.at <p>Trotz seiner zentralen Bedeutung für das Beschreiben und Erklären von Phänomenen wird das abstrakte Konzept der Energie und insbesondere das Prinzip der Energieerhaltung nach dem traditionellen Unterricht von vielen Schüler*innen nur unzureichend verstanden [1]. Als Lösung schlagen mehrere Quellen vor, dass ein Verknüpfen von Energie mit Feldern oder Systemen das Verständnis für Energie erleichtern könnte (u. a. [1,2]). Ziel des Energie-Feld-Ansatzes (EFA) ist es, die Vorteile bereits existierender Vorschläge aufzugreifen und ein Unterrichtskonzept für die Sekundarstufe II zu entwickeln, in welchem die traditionellen Energieformen retrospektiv zu nur zwei Formen zusammengeführt werden: Bewegungsenergie und Feldenergie. Mit dem EFA werden Schüler*innen somit auch Aspekte modernster Physik (z. B. Teilchenphysik, Higgsfeld) nähergebracht. Nach dem Modell der didaktischen Rekonstruktion [3] wird aktuell mit Hilfe der Methode der Akzeptanzbefragungen [4] und qualitativer Textanalyse [5] die Lernwirksamkeit des Unterrichtskonzeptes evaluiert und dieses weiterentwickelt. Der Artikel gibt Einblick in die wesentlichen Merkmale und ersten Ergebnisse des EFA.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1119 Die Kontextorientierung im EPo-EKo-Konzept aus Sicht der Lehrkräfte 2021-10-10T21:26:04+02:00 Jan-Philipp Burde burde@physik.uni-frankfurt.de Fabian Häßner fabianhaessner@web.de Liza Dopatkax liza.dopatka@tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@tu-darmstadt.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de Martin Hopf martin.hopf@univie.ac.at Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at Claudia Haagen-Schützenhöfer claudia.haagen@uni-graz.at Lana Ivanjek lana.ivanjek@tu-dresden.de <p class="PhyDid-Abstract">Ein Ziel des binationalen Projektes „Elektrizitätslehre mit Potenzial - Elektrizitätslehre mit Kontexten“ (EPo-EKo) besteht darin, den Elektrizitätslehreunterricht lernwirksamer und gleichzeitig interessanter zu gestalten. Bisherige Forschungsergebnisse zeigen, dass eine gelungene Kontextorientierung zu einer Steigerung des Interesses an den physikalischen Inhalten beitragen kann. Vor dem Hintergrund, dass bisher jedoch kein kontextstrukturiertes und empirisch evaluiertes Unterrichtskonzept zu einfachen Stromkreisen vorliegt, wird im Rahmen des EPo-EKo-Projektes ein solches kontextstrukturiertes Unterrichtskonzept entwickelt. Dieses zeichnet sich dadurch aus, dass fachliche Inhalte an für die Lernenden möglichst interessanten und authentischen Fragestellungen erarbeitet werden, dabei aber auf die bewährte Sachstruktur des Frankfurter Unterrichtskonzepts, dem ein Potenzialansatz zugrunde liegt, zurückgegriffen wird. Zur qualitativen Evaluation der vorgenommenen Kontextstrukturierung im Unterrichtskonzept wurden zwölf Lehrkräfte mittels Online-Fragebogen sowie fünf davon zusätzlich mittels eines leitfadengestützten Interviews befragt. Die Lehrkräfte waren mit dem kontextstrukturierten Unterrichtskonzept vertraut, konnten aufgrund der Covid-19-Pandemie aber nur teilweise Unterrichtserfahrung mit diesem sammeln. Insgesamt wurde das kontextstrukturierte Unterrichtskonzept im Vergleich zum rein fachsystematischen Frankfurter Unterrichtskonzept als merkliche Verbesserung wahrgenommen. Die Befragung zeigte aber auch, dass einzelne Kontexte und deren Umsetzung durchaus kritisch gesehen wurden. Entsprechend des zyklischen Charakters von Design-Based Research ist als nächstes geplant, die Perspektive der Lernenden auf verschiedene Kontexte anhand von Akzeptanzbefragungen zu erheben, um das Unterrichtskonzept vor einer empirisch-quantitativen Evaluation in einem weiteren Design-Zyklus ggf. weiterzuentwickeln.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1109 Formgedächtnispolymere – vom 3D-Druck zur Polymerchemie 2021-10-10T21:26:04+02:00 Guido Ehrmann guido.ehrmann@gmx.de Andrea Ehrmann andrea.ehrmann@fh-bielefeld.de Der 3D-Druck bietet heutzutage ganz neue Möglichkeiten, Schüler(innen) und Student(inn)en an verschiedenste Wissensgebiete heranzuführen. Neben der Konstruktion, die mit einfachen Online-Programmen begonnen und zu komplizierten Formen fortgeführt werden kann, spielt hier vor allem die Materialwissenschaft eine wichtige Rolle. Die meisten preiswerten 3D-Drucker arbeiten nach dem Fused-Deposition-Modeling(FDM)-Verfahren, bei dem ein geschmolzenes Polymer-Filament durch eine Düse gepresst und lagenweise auf dem Druckbett abgelegt wird, bis die gewünschte dreidimensionale Form entsteht. Die Vielzahl hierfür erhältlicher Filamente ermöglicht es heutzutage, unterschiedlichste Materialeigenschaften auszuwählen, von herkömmlichen Polymeren wie Polylactid (PLA) bis zu faserverstärkten, mit Metallpartikeln gefüllten oder auch flexiblen Filamenten. Ein besonders interessantes Material ist PLA, das nicht nur einfach zu drucken ist, sondern auch Formgedächtniseigenschaften aufweist. Dies bedeutet, dass es sich stark verformen und anschließend durch Wärmezufuhr wieder in die ursprüngliche Form zurückbringen lässt – solange keine Teile des Objekts brechen. Solche Formgedächtnis-Objekte können durch eine angepasste Konstruktion optimiert werden, die Schwachstellen weitestgehend verhindert und auf diese Weise möglichst viele Regenerationszyklen ermöglicht. Je nach Kenntnisstand der Beteiligten können dabei vorhandene Füllstrukturen ausgewählt oder auch eigene Strukturen konstruiert werden. Auf diese Weise können Schüler(innen) und Student(inn)en spielerisch das Zusammenspiel aus Konstruktion und Material erfahren. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1148 Konzeption eines Forschungsprojekts zu kontextbasiertem traditionellen Unterricht zu einfachen Stromkreisen 2021-10-10T21:26:04+02:00 Benedikt Gottschlich benedikt.gottschlich@uni-tuebingen.de Jan-Philipp Burde jan-philipp.burde@uni-tuebingen.de 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 Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de Martin Hopf martin.hopf@univie.ac.at <p class="PhyDid-Abstract">Trotz der enormen Bedeutung der Elektrizität für unser heutiges Leben wird der Unterricht zur elementaren Elektrizitätslehre von den Lernenden häufig als abstrakt und wenig interessant wahrgenommen, inhaltliche Lernziele werden zudem vielfach nicht erreicht. Vor diesem Hintergrund wird im Rahmen des Gesamtprojekts EPo-EKo ein kontextbasiertes Unterrichtskonzept zu einfachen Stromkreisen entwickelt („EKo-Konzept“). Anknüpfend an Vorarbeiten im Projekt werden in dem erstellten Schulbuch Kontexte wie „elektrische Fische“ oder „Geoelektrik“ behandelt, um das Interesse von Mädchen und Jungen gleichermaßen zu fördern. Im Gegensatz zu anderen Teilstudien des Gesamtprojekts EPo-EKo orientieren sich die in der EKo-Teilstudie entwickelten Materialien an der Sachstruktur des traditionellen Elektrizitätslehreunterrichts. Im Rahmen des Forschungsprojekts soll die Frage beantwortet werden, inwiefern Unterricht auf Basis des kontextstrukturierten Unterrichtskonzepts bei den Lernenden mit einem höheren Interesse und einem besseren konzeptionellen Verständnis einhergeht. Der Artikel stellt neben der Einbettung in das Gesamtprojekt EPo-EKo und in den aktuellen Stand der Forschung hierzu das Forschungsdesign und konkrete Beispiele für verwendete Kontexte vor.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1129 Entwicklung des „FLexKom-Karussells“ zur Förderung experimenteller Kompetenzen 2021-10-10T21:26:04+02:00 Maria Hinkelmann maria.hinkelmann@rwth-aachen.de Simon Goertz goertz@physik.rwth-aachen.de Heidrun Heinke heinke@physik.rwth-aachen.de <div class="page" title="Page 1"><div class="layoutArea"><div class="column"><p>Der „PISA-Schock“ Anfang der 2000er Jahre war der Anstoß zu einer grundlegenden Diskussion über das deutsche Bildungssystem und führte letztendlich zu einer Kompetenzorientierung in den Kernlehrplänen, die dem Experimentieren im naturwissenschaftlichen Unterricht einen höheren Stellenwert einräumte (vgl. MSB NRW, 2019, S. 9).</p><p>An der RWTH Aachen werden spezielle Unterrichtsmaterialien zum Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen entwickelt und auf der Plattform FLexKom kostenlos zur Verfügung gestellt. In diesem Rahmen wurde ein Miniaturkarussell (das „FLexKom-Karussell“) konzipiert, auf dessen Basis experimentelle Module erstellt werden können. Das Karussell kann vielfältig eingesetzt werden, da sowohl Kompetenzen aus der Experimentierphase der Planung (z.B. Hypothesen formulieren) als auch Kompetenzen der Durchführung (z.B. Variablenkontrollstrategie) und Auswertung (z.B. Messunsicherheiten) durch den Einsatz dieses Karussells gefördert werden können. </p><p>Auf dem Poster wird zunächst der Aufbau des Karussells präsentiert und anschließend ein dazugehöriges Modul zur Förderung der Variablenkontrollstrategie vorgestellt. Dieses Modul wurde in zwei verschiedenen Versionen konzipiert. Eine Ausführung fokussiert auf Schüler:innen der Sekundarstufe I und eine zweite auf Schüler:innen der Oberstufe.</p></div></div></div> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1156 Moderne Physik im Lehr-Lern-Labor 2021-10-10T21:26:04+02:00 Tobias Reinsch treinsch@pi5.physik.uni-stuttgart.de Holger Cartarius holger.cartarius@uni-jena.de Axel-Thilo Prokop a.prokop@physik.uni-stuttgart.de Richard Kemmler rkemmler@pi5.physik.uni-stuttgart.de Philipp Scheiger p.scheiger@physik.uni-stuttgart.de Katharina Stütz k.stuetz@physik.uni-stuttgart.de Ronny Nawrodt r.nawrodt@physik.uni-stuttgart.de Immer mehr Themen drängen sich mittelfristig in unseren Alltag. Aktuell beginnen moderne Quan-tentechnologien Einzug in Industrie und nachfolgend auch in unsere tägliche Lebenswelt zu halten. Damit einher geht die Notwendigkeit nach einem tiefgreifenden Verständnis komplexer Zusammen-hänge, die im Minimum durch eine geeignete Schulausbildung untermauert werden müssen. Hierbei muss ein besonderes Augenmerk auf zukünftige Lehrkräfte gelegt werden, wobei umfassende expe-rimentelle Fertigkeiten gefordert werden, die im Lehramtsstudium bisher nur eine nebengeordnete Rolle spielen. Wir präsentieren im Rahmen dieser Arbeit einen ersten Entwurf für die Eingliederung dieser Themen in das Studium. So sollen die Grundlagen der Themen moderner Physik im Zuge eines Lehr-Lern-Labors erlernt und ausprobiert werden. Dies umfasst zum einen optische Aufbau-ten, mit welchen quantenmechanische Analogieexperimente durchgeführt werden können. Zum an-deren werden für die Auswertung von Einzelphotonenmessungen digitale Zähler und das nötige Verständnis elektronischer Schaltungen benötigt und erlernt. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1131 Ein Escape-Game zur Förderung experimenteller Kompetenzen - Gestaltung des finalen Rätsels "Geldkoffer" 2021-10-12T00:04:22+02:00 Simon Josef Roth simon.roth2@rwth-aachen.de Simon Goertz goertz@physik.rwth-aachen.de Heidrun Heinke heinke@physik.rwth-aachen.de <p>An der RWTH Aachen ist mit der Plattform FLexKom (Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) ein Schwerpunkt auf die Vermittlung methodischer Kompetenzen gelegt worden. Die Beliebtheit eines Escape-Game Settings hat zu der Verknüpfung von spielerischen Elementen mit den physikalischen Lerninhalten geführt. Im Rahmen eines sog. FLexcape Games steigen die Schülerinnen und Schüler in eine fiktive Geschichte ein und lösen einzelne Rätsel, in denen sie physikalische Aufgaben unter Anwendung experimenteller Kompetenzen bearbeiten. Als gemeinsames Abschlussrätsel wurde ein Geldkoffer für das FLexcape Game entwickelt. Durch Lösen der gestellten Aufgaben gelangen die Teilnehmenden der Lerngruppe an Informationen, mit denen sie den Geldkoffer öffnen und die Belohnung erhalten können. Auf dem Poster wird die allgemeine Konzeption unter besonderer Berücksichtigung der Entwicklung und der Funktionsweise des Geldkoffers präsentiert und erklärt.</p><p>An der RWTH Aachen ist mit der Plattform FLexKom (Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) ein Schwerpunkt auf die Vermittlung methodischer Kompetenzen gelegt worden. Die Beliebtheit eines Escape-Game Settings hat zu der Verknüpfung von spielerischen Elementen mit den physikalischen Lerninhalten geführt. Im Rahmen eines sog. FLexcape Games steigen die Schülerinnen und Schüler in eine fiktive Geschichte ein und lösen einzelne Rätsel, in denen sie physikalische Aufgaben unter Anwendung experimenteller Kompetenzen bearbeiten. Als gemeinsames Abschlussrätsel wurde ein Geldkoffer für das FLexcape Game entwickelt. Durch Lösen der gestellten Aufgaben gelangen die Teilnehmenden der Lerngruppe an Informationen, mit denen sie den Geldkoffer öffnen und die Belohnung erhalten können. Auf dem Poster wird die allgemeine Konzeption unter besonderer Berücksichtigung der Entwicklung und der Funktionsweise des Geldkoffers präsentiert und erklärt.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1179 Lernen aus Widersprüchen: Vom Schülerlabor zur Schulpraxis 2021-10-10T21:26:07+02:00 Andreas Schulz andreas.schulz@uni-koeln.de Jonas Wilkenloh jonas.wilkenloh@web.de Stefan Brackertz sbracke0@uni-koeln.de Die Lernmethode „Lernen aus Widersprüchen“ – entwickelt im Schülerlabor der Universität zu Köln – wurde jetzt in den regulären inklusiven Physikunterricht übertragen und in einer 7. Klasse in Bonn erprobt und evaluiert. Dazu wurden im Rahmen einer Masterarbeit 5 Lerneinheiten zu je 3 Schulstunden zum Thema Optik entwickelt. Kern des Konzeptes ist, dass zu Beginn einer Lerneinheit von den Schülerinnen und Schülern (SuS) etliche Vermutungen zur Erklärung der Phänomene geäußert und an die Tafel geschrieben werden. Alle Vermutungen, auch die auf Fehlvorstellungen beruhenden, werden gleichwertig behandelt, sodass Widersprüche entstehen. Nach der „Vermutungsphase“ im Plenum arbeiten die SuS in Kleingruppen weiter (je 4 SuS), zunächst in einer Diskussionsphase, danach in der Experimentierphase, um so selbstständig die richtige Erklärung zu erarbeiten. Die 5 Unterrichtseinheiten sind „Sehvorgang“, „Reflexion und Streuung“, Bau eines „Schülerspektroskops“, „Farben“ und „Absorption“. Die Auswertung geschah durch Schülerfragebögen (Prä- und Post-Befragung) und durch aktive Beobachtung (2 unabhängige Beobachter) einer ausgewählten SuS-Gruppe. Es zeigte sich, dass die Arbeit mit Widersprüchen in Kombination mit Schülerexperimenten einerseits gut funktioniert; andererseits hat sich die Zusammenarbeit in Kleingruppen als unerwartet problematisch erwiesen. Ferner kann festgestellt werden, dass – im Gegensatz zum Frontalunterricht – nahezu alle SuS in den Lernprozess einbezogen waren. Das Konzept ist offenbar gut für den inklusiven Physikunterricht geeignet. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1188 Die Bewegung im räumlichen Denken bei physikalischen Aufgaben 2021-10-10T21:26:07+02:00 Marion Zöggeler marion.zoeggeler@sbg.ac.at Alexander Strahl alexander.strahl@sbg.ac.at Günter Maresch guenter.maresch@sbg.ac.at Das räumliche Denken und die Vorstellung von Bewegung sind eng miteinander verbunden. Dies zeigt sich im Besonderen in den Inhalten der STE(A)M Fächer, namentlich in Physik. Das vorliegende Modell der Bewegung als zentrales Element des räumlichen Denkens basiert auf grundlegenden anerkannten wissenschaftlichen Theorien zur visuellen Wahrnehmung und zur Raumvorstellung in Verbindung mit fachdidaktischen Erkenntnissen aus Mathematik und Physik. Es beinhaltet u. a. die Bewegung als Vorstellung eines realen Ablaufs, die Bewegung als verändernden Vorgang, die Bewegung als gedanklichen Prozess zur Problemlösung sowie die Bewegung als Bewegbarkeit innerhalb eines ruhenden Systems. All diesen Vorstellungen liegt die Erfahrung der Bewegung im realen Raum zugrunde. An das Modell anlehnend, werden physikalisch-technische, astronomische und mathematische Aufgaben zur Bewegung im Hinblick auf das räumliche Denken entwickelt und analysiert. In diesem Beitrag wird der Schwerpunkt auf die physikalischen und astronomischen Aufgaben gelegt. Des Weiteren wird auf eine qualitative Studie zur Untersuchung von räumlichen Denkschritten bei der Lösung der Aufgabenstellungen Bezug genommen. Die Studie zielt auf das Auffinden von Hypothesen, ob und wie das räumliche Denken von Studierenden bei der Lösung der gestellten Aufgaben verwendet wird. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1110 Smart Textiles in MINT-Fächern – Elektronik mit Nadel und Faden 2021-10-10T21:26:08+02:00 Andrea Ehrmann andrea.ehrmann@fh-bielefeld.de Guido Ehrmann guido.ehrmann@gmx.de Smart Textiles, auch als intelligente Textilien bezeichnet, bieten in der Schule sowie im Bachelorstudium neue Möglichkeiten, motorische Fähigkeiten mit Elektronik-Kenntnissen zu verbinden. Die meisten Smart Textiles gehören zu den E-Textiles, den elektronischen Textilien, die beispielsweise leitfähige Garne als Datenleiter enthalten oder leitfähige textile Flächen als Druck- oder Dehnungssensoren. Hinzu kommen textilbasierte oder textilintegrierte Sensoren und Aktoren, eine interne oder externe Kommunikation und eine Batterie oder eine ähnliche Energiequelle. Die Datenverarbeitung geschieht normalerweise über textilintegrierte Microcontroller oder Miniatur-Computer. Solche E-Textiles bieten die Möglichkeit, „typisch weibliche“ Interessen, wie Nähen und Textilien, mit „typisch männlichen“ Wissensbereichen wie Elektronik und Programmierung zu verbinden. Sie können in Schule und Hochschule genutzt werden, um solche althergebrachten Klischees zu überwinden, und den Schüler(inne)n und Student(inn)en helfen, sich über die häufig unbewusst selbst gesetzten Grenzen hinwegzusetzen. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1113 Physik und Wein: Eine Experimentierreihe (auch ohne Alkohol) 2021-10-10T21:26:08+02:00 Lutz Kasper lutz.kasper@ph-gmuend.de Patrik Vogt vogt@ilf.bildung-rp.de In diesem Vortrag werden Fragen im Kontext der Alltagsphysik experimentell untersucht. Inhalte sind u. a. die Bestimmung der Schallgeschwindigkeit mithilfe des Plopp-Geräuschs beim Entkorken einer Weinflasche sowie mit verschieden geformten (Wein-)Gläsern, die Bestimmung des Drucks in einer Sektflasche, die Mechanik von Korkenziehern, die Verwandlung eines bereits ausgebauten Rotweins zu einem Blanc de Noirs, der Vergleich verschiedener Möglichkeiten des schnellen Dekantierens sowie weitere optische und akustische Phänomene an Weingläsern. Die vorgestellten Experimente folgen zwar dem üblichen Fortgang einer Weinprobe, können aber auch ohne den Einsatz von Wein gut in den Physikunterricht integriert werden. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1142 Eignung von Wireless Sensoren in Experimentalphysik-Vorlesungen 2021-10-10T21:26:08+02:00 Erik Kremser erik.kremser@physik.tu-darmstadt.de Patrick Sekyra psek@gmx.net <span>In Experimentalphysik-Vorlesungen werden zahlreiche Versuche durchgeführt, die mit computerunterstützter Messwerterfassung ausgewertet werden. Kabelgebundene Sensoren können bei der Untersuchungen von Rotationsbewegungen die zu untersuchende Bewegung einschränken. Werden viele Messgrößen gleichzeitig erfasst, kann ein Versuchsaufbau mit den oft gleichfarbigen Anschlussleitungen der Sensoren unübersichtlich werden. Bei zahlreichen Versuchen wird aufgrund der Längen der Anschlussleitungen der Sensoren deren Positionierung örtlich eingeschränkt. Durch den Einsatz von Wireless Sensoren kann diesen Schwierigkeiten begegnet werden. Gibt es nur Vorteile? Aufbauend auf den Untersuchungen im Rahmen der wissenschaftlichen Hausarbeit "Vergleich computerunterstützter Messwerterfassungssysteme für den Physikunterricht" wurden Versuche der Experimentalphysik-Vorlesungen am Fachbereich Physik der TU Darmstadt mit Wireless-Sensoren an Stelle von kabelgebundenen Sensoren der Lehrgerätehersteller Phywe, Pasco und Vernier durchgeführt. Mit ausgewählten Versuchen werden die Vor- und Nachteile beim Einsatz von Wireless-Sensoren vorgestellt.</span> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1137 Qualitative Versuche zur Physik des Treibhauseffekts 2021-10-10T21:26:08+02:00 Tim Ruhe tim.ruhe@tu-dortmund.de Marcel Stachowiak tim.ruhe@tu-dortmund.de Lena von Kolken tim.ruhe@tu-dortmund.de <p>Der anthropogene Klimawandel und seine Folgen sind nicht zuletzt deswegen eine Herausforderung für Politik und Gesellschaft, weil die zugrunde liegenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten der resonanten Absorption von Strahlung nicht trivial sind. Zwar existieren einige Versuche, die sich der Thematik annehmen, indem zum Beispiel die Temperaturänderung in Gasen mit und ohne erhöhten CO2-Anteil unter Sonneneinstrahlung untersucht wird, jedoch funktionieren diese Versuche in der Praxis oft nur unzureichend. Der vorliegende Beitrag beschreibt eine etwas größer dimensionierte Variante dieser Versuche, die für eine bessere Sichtbarkeit der physikalischen Effekte mit computergesteuerter Messwerterfassung kombiniert werden und an der TU Dortmund in der Ausbildung von Lehrkräften eingesetzt werden soll. Darüber hinaus wird gezeigt, wie im Rahmen der entwickelten Versuche Anknüpfungspunkte an andere naturwissenschaftliche Fächer entstehen, wodurch z.B. die Rolle von Ozeanen oder Wäldern als CO2-Senken qualitativ erfahrbar wird.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1136 Vergleich computerunterstützter Messwerterfassungssysteme für den Physikunterricht 2021-10-10T21:26:08+02:00 Patrick Sekyra psek@gmx.net Erik Kremser erik.kremser@physik.tu-darmstadt.de Im Rahmen einer wissenschaftlichen Hausarbeit an der TU Darmstadt für das Lehramt an Gymna-sien bestand die Möglichkeit verschiedene computerunterstützte Messwerterfassungssysteme zu vergleichen. Dabei konnten durch eine Reihe unterschiedlicher Experimente, die typisch für die Schulphysik sind, Vergleichskriterien erarbeitet werden, die letztlich zu einem Bewertungsschlüssel führten, um die zur Verfügung stehenden Messwerterfassungssysteme zu bewerten. Zur Verfügung standen dazu die Hersteller Pasco Scientific (Pasco), PHYWE Systeme GmbH und Co. KG (Phywe) und Vernier Software &amp; Technology (Vernier). Ermittelt wurde durch die Nutzwertanalyse eine Rangfolge der jeweiligen Messwerterfassungssysteme mit Schwerpunkt auf den Physikunterricht in der Schule, wobei durch die Auswahl der jeweiligen Software darauf geachtet wurde, dass die Nut-zung mobiler Geräte und somit auch die Nutzung der Messwerterfassungssysteme durch die Schü-ler_innen möglich ist. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1172 Entwicklung eines Didaktikpraktikums für Physik-Lehramtsstudierende, ein Zwischenstand 2021-10-10T21:26:08+02:00 Katharina Elisa Stütz k.stuetz@physik.uni-stuttgart.de Ronny Nawrodt r.nawrodt@physik.uni-stuttgart.de <p>In ihrem späteren Beruf als Physiklehrkräfte sollen die Studierenden Experimente fachlich und fachdidaktisch reflektiert aufbauen und in einen Unterrichtsverlauf einbetten können. Um dieses Ziel zu erreichen haben wir innerhalb der fachdidaktischen Ausbildung der Lehramtsstudierenden eine neues Konzept für ein Didaktikpraktikum entwickelt und umgesetzt. Dieses Konzept wird in diesem Artikel vorgestellt und an Beispielen verdeutlicht. Ein erster Testlauf des Seminars ist abgeschlossen und soll in diesem Artikel analysiert werden. Die Ergebnisse einer Studierendenbefragung werden präsentiert.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1104 Teacher identity von MINT-Lehrkräften: Explorative Studie zur Selbst- und Fremdwahrnehmung 2021-10-10T21:26:09+02:00 Philipp Bitzenbauer philipp.bitzenbauer@fau.de Joaquin Veith veith@imai.uni-hildesheim.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>Die Unterrichtspraxis in allen Fächern wird maßgeblich durch das Selbstverständnis und die Persönlichkeit von Lehrkräften bestimmt. Mit dem Begriff <em>teacher identity</em> ist der Versuch verbunden, diese beiden Aspekte zusammenzuführen, allerdings existiert eine anhaltende Debatte über eine praxistaugliche Definition dieses Begriffs. Wir greifen diese Problematik auf und leiten aus der Literatur eine mögliche Operationalisierung des Konstrukts ab und zwar durch Unterscheidung verschiedener Narrative, die die Selbst- und Fremdwahrnehmung von Lehrkräften betreffen. Die Ergebnisse einer ersten explorativen Studie mit N = 89 Lehrkräften an fünf Gymnasien zur Selbst- und Fremdwahrnehmung von MINT-Lehrkräften deuten darauf hin, dass die Definition des Konstrukts teacher identity via Selbst- und Fremdwahrnehmungen, für zukünftige empirische Forschung in diesem Bereich fruchtbar sein kann. </span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1181 Lernen aus Widersprüchen – ein Ansatz für Universal Design 2021-10-10T21:26:09+02:00 Stefan Brackertz sbracke0@uni-koeln.de Andreas Schulz andreas.schulz@uni-koeln.de Das Lernen aus Widersprüchen ist ein im Seminar des Kölner Schülerlabors „Unser Raumschiff Erde“ entstandenes Konzept, das sich insbesondere auch bei heterogenen Lerngruppen als Alternative zu Binnendifferenzierung bewährt hat. Dieser Beitrag ordnet das Konzept in die Debatte über Binnendifferenzierung ein und stellt den Bezug zu den klassischen allgemein-didaktischen Konzepten insbesondere von Feuser und Klafki her. Diese Einordnung zeigt, dass es systematische Gründe für das Gelingen dieses Konzeptes im Schülerlabor gibt, die nicht dem konkreten Ursprungskontext geschuldet sind.<br />Dies macht eine Übertragung in andere Kontexte vielversprechend. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1138 Zur Legitimation hochwertiger physikalischer Bildung für Straßenkinder und -jugendliche - The Legitimation of Quality Physics Education for Street-Connected Children and Street Youth 2021-10-10T21:30:47+02:00 Matthias Fischer m.fischer@ph-heidelberg.de Manuela Welzel-Breuer welzel@ph-heidelberg.de <p>Weltweit leben Millionen Kinder und Jugendliche auf der Straße. Während das in Entwicklungsländern als traurige Realität hingenommen wird, ist vielen unbekannt, dass auch in westlichen Ländern, z.B. in Deutschland, Straßenjugendliche leben. Sowohl in Entwicklungsländern als auch in Deutschland sehen sich diese jungen Menschen vielfältigen Hindernissen gegenüber, die ihnen den Zugang zu einer hochwertigen Schulbildung erschweren. Das SDG „Quality Education“ fordert, dass insbesondere Kinder und Jugendliche in prekären Situationen Zugang zu allen Bildungsebenen haben müssen. Um Straßenkindern und -jugendlichen die ihnen zustehende Bildung zu ermöglichen, wurden beispielsweise Straßenschulen gegründet, in denen oft auch physikalische Bildungsinhalte vermittelt werden. Diese Studie verfolgt zwei Ziele. Erstens soll das Leben von Straßenkindern und -jugendlichen und die Ursachen für Straßenkarrieren in Entwicklungsländern und in Deutschland miteinander durch eine Literaturrecherche verglichen werden. Anschließend soll die Frage beantwortet werden, inwiefern physikalische Bildung für Straßenkinder und -jugendliche notwendig ist und folglich auch Teil von Bildungsprojekten für Straßenkinder und -jugendliche sein sollte.</p><p>-----------------------------------------------------------------------------------</p><p>Worldwide, there are millions of children and youth living on the streets. While this is accepted as a sad reality when it comes to developing countries, many people are unaware that street youth also exist in Western countries, such as Germany. In both developing and developed countries young people on the streets face a plethora of challenges that make it difficult for them to access quality schooling. However, one of the demands of the SDG “Quality Education“ is that children and youth in precarious living situations should be guaranteed access to all levels of education. In order to fulfill this goal different projects, for example street schools, are founded. Nowadays these projects often include physics education in their curriculum. This study has two goals. First, the life of street-connected children in developing countries and street youth in Germany is compared through an extensive literature review. Differences and similarities between these two groups and their reasons for leaving home are elaborated. Secondly, the question is answered to what extent physics education is necessary for street-connected children and street youth and consequently should be part of educational projects for them.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1143 Kontexte für den Kontext 2021-10-10T21:26:09+02:00 Thomas Zügge zuegge@uni-wuppertal.de <div class="page" title="Page 1"><div class="layoutArea"><div class="column"><p><span>Die Forderung nach kontextualisiertem Unterricht war und ist so allgegenwärtig, dass sie weder aus den naturwissenschaftlichen Lehrplänen noch aus dem didaktischen Diskurs wegzudenken ist. Gleichzeitig ist es ein Allgemeinplatz der Linguistik, dass die Kommunikation über einen Begriff ohne Kontext (und hier ist schon etwas anderes gemeint) schwerlich gelingen kann. Im Beitrag wird entsprechend zu klären sein, was mit dem Begriff "Kontext" im didaktischen Diskurs bezeichnet wird. Bei allen Unterschieden wird eine Gemeinsamkeit deutlich werden: Das Individuum wird im Diskurs um gelingende Kontextualisierung an den Rand gedrängt. Dies ist, wie sich zeigen wird, keine definitorische Notwendigkeit: die "inneren Kontexte" der Lernenden werden im Beitrag als Orientierung stiftende Dimension des Kontextbegriffs eingeführt und schaffen Abhilfe.</span></p></div></div></div> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1177 Modellierung naturwissenschaftlicher Leistungs- und Begabungspotenziale im Kita- und Grundschulalter 2021-10-10T21:26:01+02:00 Tobias Mehrtens t.mehrtens@fu-berlin.de Freya Müller freya.mueller@fu-berlin.de Daniel Rehfeldt daniel.rehfeldt@fu-berlin.de Hilde Köster hilde.koester@fu-berlin.de <span style="caret-color: #000000; color: #000000; font-family: Helvetica; font-size: 15px; font-style: normal; font-variant-caps: normal; font-weight: normal; letter-spacing: normal; orphans: auto; text-align: start; text-indent: 0px; text-transform: none; white-space: normal; widows: auto; word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px; text-decoration: none; display: inline !important; float: none;">In den Teilprojekten 3 und 9 des durch das BMBF geförderten Verbundprojekts ‚Leistung macht Schule’ (LemaS) am Standort Freie Universität Berlin werden Lernsettings und damit verbundene Diagnoseformate zur Erfassung und Beschreibung naturwissenschaftsbezogener (Leistungs-) Potenziale bei Kindern in der Kita und im Übergang von der Kita in die Grundschule (Teilprojekt 3) sowie im naturwissenschaftlichen Sachunterricht in der Grundschule (Teilprojekt 9) entwickelt. Mit den kooperierenden Kitas und Grundschulen werden die entwickelten Instrumente erprobt, evaluiert und entsprechend des Design-Based-Research Ansatzes (Reinmann, 2005) weiterentwickelt. Aufgrund fehlender konkreter Hinweise dazu, wie naturwissenschaftsbezogene (Leistungs-) Potenziale in Kita und Grundschule systematisch und theorie- sowie evidenzbasiert identifiziert werden können (Höner, 2015, 59), wurde u.a. in Anlehnung an das Modell zur mathematischen Begabung im Grundschulalter nach Käpnick (2014) sowie unter Berücksichtigung von Annahmen zu naturwissenschaftsbezogenen Begabungen (Wegner, 2014; Labudde, 2014; Kirchner, 2006) im Rahmen des Teilprojektes 9 bereits ein erstes theoriebasiertes Modell naturwissenschaftsbezogener (Leistungs-) Potenziale für die Grundschule entwickelt (Mehrtens et al., 2021). Dieses Modell wurde nun unter Einbeziehung aktueller fachdidaktischer Debatten im Kontext der inklusiven und potenzialorientierten Begabungsförderung (Benölken &amp; Veber, 2021, S. 56) weiterentwickelt und um Merkmale naturwissenschaftsbezogene (Leistungs-) Potenziale von Kindern im Kitaalter (Fuchs, 2015; Anders et al., 2013; Fthenakis et al., 2009; Steffensky, 2017) ergänzt. Dieses Modell wird im weiteren Projektverlauf empirisch geprüft und weiterentwickelt. <br /></span> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1155 3D-Druck und Mikrocontroller: Ein Dreamteam für Lowcost-Hightech-Experimente? 2021-10-10T21:26:07+02:00 Fabian Bernstein fabian.bernstein@cern.ch Oliver Keller oliver.michael.keller@cern.ch Sascha Schmeling sascha.schmeling@cern.ch Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de Die eingeschränkte Verfügbarkeit von kommerziellen Lehrmitteln zur modernen Physik an allge-meinbildenden Schulen führt im Ergebnis dazu, dass sich Schülerinnen und Schülern nur sehr begrenzte Erkundungsmöglichkeiten zur modernen Experimentalphysik im schulischen Rahmen bieten. Um diese Lücke zu verringern, können 3D-gedruckte Bauteile und Mikrocontroller zur Entwicklung und Reproduktion neuer, innovativer Lehrmittel zur modernen Physik eingesetzt werden. Gerade die Kombination von Mikrocontrollern und 3D-Druck scheint vielversprechend, da diese Technologien wesentliche Bestandteile moderner Experimente abdecken können. Mögliche Strategien zur Realisierung solcher Lehrmittel werden am Beispiel dreier Experimentiermaterialien, die am Schülerlabor S’Cool LAB des CERN entwickelt wurden, exemplarisch diskutiert: einem interferometrischen Analogieexperiment zur Gravitationswellendetektion, einem funktionalen Modell eines Wechselspannungs-Linearbeschleunigers sowie einem 3D-gedruckten Experiment zum äußeren Fotoeffekt. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1183 Forschen@Home: Ein digitaler Lehr-Lern-Raum mit tet.folio 2021-10-10T21:26:07+02:00 Markus Elsholz markus.elsholz@physik.uni-wuerzburg.de Wolfgang Lutz wolfgang.lutz@uni-wuerzburg.de Sebastian Haase sebastian.haase@fu-berlin.de Thomas Trefzger thomas.trefzger@uni-wuerzburg.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>Das Projekt Forschen@Home wurde im Rahmen des Lehr-Lern-Labor-Seminars im Wintersemester 2020/21 an der Universität Würzburg umgesetzt. </span>Studierende des Lehramts Physik konzipierten zu insgesamt fünf verschiedenen Themengebieten jeweils eine digital aufbereitete Lernumgebung, die Schüler:innen ein Forschendes Lernen im häuslichen Umfeld ermöglichen sollte. Im Rahmen einer vierwöchigen Projektphase betreuten 19 Studierende 45 Schüler:innen bei der Durchführung ihrer individuellen Forschungsprojekte. Die Implementierung des Projekts erfolgte mit der Lehr-/Lernplattform tet.folio, die zum einen als Autorensystem zur Erstellung der Lerninhalte durch die Studierenden genutzt wurde. Zum anderen ermöglicht tet.folio durch seine Funktionen der Kurs- und Benutzerverwaltung und durch Kommunikations-Tools auch die Zusammenstellung und Präsentation der Lerninhalte sowie die Unterstützung der Lernenden. Der Beitrag schildert die Sequenzierung des Projektablaufs anhand des 5-E-Modells von Bybee (2014) und gibt Einblick in die Aktivitäten und Ergebnisse der Schüler:innen. Darüber hinaus wird die Lehr-/Lernplattform tet.folio als Autoren- und Learning Content Management System charakterisiert.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1157 Augmented-Reality-Applikation zum Einsatz bei Schülerexperimenten im Elektrizitätslehreunterricht der Sekundarstufe I 2021-10-10T21:26:07+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 class="PhyDid-Abstract">Mithilfe von Augmented Reality (kurz: AR) können reale Situationen (z.B. physikalische Experimente) durch virtuelle Objekte und Texteinblendungen ergänzt werden. Die hier vorgestellte Applikation erweitert als Schülerexperimente aufgebaute Stromkreise um die virtuelle Darstellung des physikalischen Elektronengasmodells (Burde, 2018) inklusive der Innenansichten verschiedener Bauteile wie Lampen und Widerständen. Dadurch ergeben sich für die Unterrichtsgestaltung neue Möglichkeiten der Verzahnung von Theorie und Experiment. Die Lernenden können mithilfe der Applikation direkt am Experiment qualitative und halb-quantitative Kenntnisse zu den Grundgrößen Stromstärke, Spannung, Potential und Widerstand sowie zu den Gesetzmäßigkeiten in Reihen- und Parallelschaltungen erwerben. Ausgehend von der Cognitive Load Theory (Plass, 2010), der Cognitive Theory of Multimedia Learning (Mayer, 2014) und der Self Determination Theory (Ryan, 2016) vermuten wir, dass durch diese Erarbeitung der theoretischen Inhalte direkt am Experiment (anstelle des üblichen Lehrervortrags) ein erhöhter Wissenszuwachs und eine Steigerung der unterrichtsbezogenen Motivation erzeugt wird. Außerdem wird untersucht, ob sich dadurch die Möglichkeit ergibt, direkter und effektiver auf falsche Schülervorstellungen einzugehen.</p><p class="PhyDid-Abstract">Im Beitrag werden die sich in der Entwicklung befindende Applikation vorgestellt sowie die geplanten Studien skizziert.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1117 tet.folio: Eine Online-Plattform für die Produktion innovativer Lehr-Lern-Angebote 2021-10-10T21:26:07+02:00 Sebastian Haase sebastian.haase@fu-berlin.de Manfred Sommerer manfred.sommerer@fu-berlin.de Jürgen Kirstein juergen.kirstein@physik.fu-berlin.de Volkhard Nordmeier volkhard.nordmeier@fu-berlin.de <p class="PhyDid-Abstract"><span lang="DE">Als "Technology Enhanced Textbook", dem "Schulbuch der Zukunft" sowie als Verteilplattform für Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) hat sich tet.folio in den letzten 10 Jahren zu einer universell einsetzbaren Lehr-Lern-Plattform entwickelt. Nach einer Übersicht interaktiver Beispiele aus unterschiedlichsten Fachgebieten stellen wir das Potential von tet.folio als </span><span lang="DE">Plattform für Autorinnen und Autoren</span><span lang="DE"> vor. Basierend auf einfachen Konzepten werden mit tet.folio einheitlich erscheinende Lehr-Lern-Angebote umsetzbar. Effektiv herstellbar sind mit tet.folio neben individualisierten Inhalten </span><span lang="DE">auch entsprechende</span><span lang="DE"> Formatvorlagen, mit denen Autorinnen und Autoren einheitlich gestaltete Lehr-Lern-Angebote schnell umsetzen können. Eine ansprechende Gestaltung der Angebote unterstützt die Fokussierung auf Lerninhalte. Die so erstellten Inhalte können, wenn gewünscht, auch als PDF im DIN-A4 Format oder für den Offline-Einsatz exportiert werden.</span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1182 Gestaltung von Lernmaterial und Didaktische Typografie – wie sich die Lesbarkeit von Texten auch ohne sprachliche Anpassungen verändern lässt 2021-10-10T21:26:08+02:00 Rosalie Heinen Rosalie.heinen@uni-muenster.de Susanne Heinicke susanne.heinicke@uni-muenster.de <p>Zahlreiche Studien haben in den letzten Jahren aufgezeigt, dass naturwissenschaftsbezogene Texte, wie sie üblicherweise in Schulbüchern und Lernmaterialien verwendet werden, allgemein- und fachsprachliche Herausforderungen an die Lernenden stellen (Busch &amp; Ralle, 2011; Merzyn, 1994; Prediger, 2013; Sumfleth &amp; Schüttler, 1995; Fraas, 1998; Hoffmann, 1998). Kohnen et al. (2017) zeigen außerdem auf, dass Änderungen allein auf morphosyntaktischer Ebene kaum signifikante Effekte in Bezug auf die Erhöhung der Lesbarkeit hervorbringen. Die Ergebnisse einer aktuellen Studie unter 200 Schülerinnen und Schülern zeigen, wie bereits durch typografische Maßnahmen das sinnentnehmende Lesen deutlich erleichtert werden kann. Der Beitrag wird zum einen die Ergebnisse der Studie vorstellen, daraus Empfehlungen der didaktischen Typografie ableiten und zum anderen evidenz- und theoriebasierte (Cognitive Load Theory nach Sweller, 2005; Theory of Multimedia Learning nach Mayer, 2005) Designs zur Gestaltung von Lernmaterial vorstellen, die anhand dieser Basis an der Universität Münster entwickelt werden.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1145 Ein interaktiver Lehrgang zur geometrischen Optik auf tet.folio 2021-10-10T21:26:08+02:00 Wolfgang Lutz Wolfgang.lutz@uni-wuerzburg.de Sebastian Haase sebastian.haase@fu-berlin.de Jan-Philipp Burde Jan-Philipp.Burde@uni-tuebingen.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de Thomas Trefzger Thomas.Trefzger@physik.uni-wuerzburg.de <p class="PhyDid-Abstract">Aufbauend auf den Forschungsergebnissen zu Schülervorstellungen in der geometrischen Optik wurde von Wiesner et al. eine Unterrichtskonzeption entwickelt und in einem Re-Design von Haagen-Schützenhöfer et al. überarbeitet. Dieser Ansatz basiert auf der Idee des Sender-Strahlungs-Empfänger-Konzepts, d.h. auf der konsequenten Verfolgung von Lichtquellen über das optische System bis zum Empfänger. Aufbauend auf diesen Grundlagen wurde ein neuer Lehrgang mit insgesamt zwölf digital aufbereiteten Einheiten entwickelt. Durch den Einsatz von Lernvideos, interaktiven Bildschirmexperimenten, Simulationen und Quizaufgaben ergibt sich eine asynchron einsetzbare Lernumgebung, die ein forschend entdeckendes Lernen im Sinne des 5-E-Modells nach Bybee ermöglicht. Im Beitrag werden die didaktischen Überlegungen bei der Entwicklung der Unterrichtsmaterialien und die Möglichkeiten der interaktiven Lernplattform tet.folio vorgestellt. Außerdem wird ein Ausblick gegeben, wie die Materialien im Rahmen einer empirischen Evaluation eingesetzt werden.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1128 Physikalische Modelle erfahrbar machen - Mixed Reality im Praktikum 2021-10-10T21:26:08+02:00 Paul Schlummer paul.schlummer@wwu.de Adrian Abazi adrian.abazi@wwu.de Rasmus Borkamp mail@rasmusborkamp.de Jonas Lauströer jonas.laustrooer@haw-hamburg.de Wolfram Pernice wolfram.pernice@wwu.de Carsten Schuck carsten.schuck@wwu.de Reinhard Schulz-Schaeffer reinhard.schulz-schaeffer@haw-hamburg.de Stefan Heusler stefan.heusler@wwu.de Daniel Laumann daniel.laumann@wwu.de <p class="PhyDid-Abstract">In der Regel arbeiten Studierende in den Anfängerpraktika an didaktisch aufbereiteten Experimenten, die einen starken Bezug zu physikalischen Modellen aufweisen. Mit den üblicherweise zur Verfügung stehenden Materialien ist es Lernenden kaum möglich, das Experiment mit der Modellebene unmittelbar in Verbindung zu setzen, da experimentelle Aufbauten in der Regel nur einen sehr indirekten Bezug zur physikalischen Modellierung haben.</p><p class="PhyDid-Abstract">Die Erweiterung von Praktikumsversuchen um Elemente der Mixed-Reality ermöglicht eine engere Verknüpfung der beiden Ebenen. Dies verdeutlicht der vorgestellte Versuch zur Polarisation und Verschränkung von Lichtquanten. Die Nutzung einer Augmented-Reality-Brille ermöglicht während des Experimentierens nicht nur die Echtzeit-Darstellung von Messdaten, sondern erlaubt es auch, die Effekte experimenteller Handlungen sowohl auf der Ebene der Messdaten als auch auf abstrakterer Modellebene zu visualisieren. Überdies ergeben sich neue Interaktionsformen zwischen Lernenden und Experiment.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1166 Entwicklung von AR-Applikationen für die Elektrizitätslehre der Sekundarstufe I 2021-10-10T21:26:08+02:00 Hagen Schwanke hagen.schwanke@physik.uni-wuerzburg.de Thomas Trefzger thomas.trefzger@uni-wuerzburg.de <p>Experimente stehen im naturwissenschaftlichen Unterricht nach wie vor im Zentrum des Unterrichtsgeschehens. Durch die Weiterentwicklungen im informationstechnischen Bereich ergänzen inzwischen kostengünstige digitale Medien und Werkzeuge das Experiment im Unterricht. Ziel dieses Projektes ist die Entwicklung von Augmented-Reality(AR)-Applikationen. Mit deren Hilfe kann die reale Lernumgebung bzw. das Realexperiment gezielt mit computergenerierten Informationen überblendet werden. Die Sekundarstufe I bietet in der 9. Jahrgangsstufe in Bayern zum Thema der Elektrizitätslehre viele Experimente zur Anwendung einer augmentierten Lernumgebung. Dabei sollen die in diesem Projekt entwickelten Applikationen hauptsächlich die Modelle der magnetischen Felder sichtbar machen. Sie können jedoch auch zur Darstellung des „Unsichtbaren“, wie z.B. Atome, Elektronen oder Raumladungen, genutzt werden. In diesem Beitrag wird die Entwicklung unterschiedlicher Applikationen und deren Integration in Experimentierstationen vorgestellt. Mit diesen Stationen soll in einer weiteren Studie ein möglicher andersartiger Verlauf des Lernens der Thematik Magnetismus aufgedeckt werden. Bevor die Applikationen für die Pilotierung genutzt werden, werden diese mittels einer Mixed-Methods-Studie bezüglich ihrer Nutzerzufriedenheit evaluiert. Dabei kommt der quantitative <em>System Usability Score (SUS)</em> nach Brooke und ein qualitatives Leitfadeninterview zum Einsatz.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1140 Augmented Reality-Experimente zur Wellenphysik 2021-10-10T21:26:08+02:00 Albert Teichrew teichrew@physik.uni-frankfurt.de Marlon Grasse marlon.grasse@googlemail.com <p class="PhyDid-Abstract">Mit dem <em>GeoGebra 3D Rechner</em> lassen sich Visualisierungen abstrakter Strukturen modellieren und mithilfe der App auf einem Smartphone oder Tablet als virtuelle Objekte in den realen Raum platzieren. Damit wird eine Erweiterung realer Experimente mit idealen Darstellungen ermöglicht, die als Augmented Reality-Experimente bezeichnet werden. Virtuelle Bestandteile sollen reale Strukturen dort erweitern, wo nicht beobachtbare Elemente zum Verständnis des Experiments beitragen und den Vergleich von Modell und Realität erleichtern. Für Experimente mit Mikrowellen wurden vier Modelle konstruiert, die in der Lage sind, die Versuchsaufbauten nachzuempfinden und solche Wellenphänomene wie Reflexion, Beugung und Interferenz sichtbar zu machen. Die Messwerte aus dem Experiment können direkt mit dem Modell verglichen werden, um die in der Theorie entwickelten Annahmen zu überprüfen. In dem Beitrag werden Entwicklung und ein möglicher Unterrichtseinsatz von vier Augmented Reality-Experimenten zur Wellenphysik vorgestellt.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1108 Quantitative Phänomene rund ums Fliegen: Erfassung realer Flugdaten mit der App „Flightradar24“ 2021-10-10T21:26:08+02:00 Patrik Vogt vogt@ilf.bildung-rp.de Lutz Kasper lutz.kasper@ph-gmuend.de Nicht erst die kontinuierlich steigende Flugintensität führt häufig dazu, dass man sich beim Blick zum Himmel fragt, wohin ein zu sehendes Flugzeug wohl fliegen wird. Ausgehend von der beobachteten Flugrichtung kann man zwar Vermutungen anstellen, aber selten überprüfen, ob diese tatsächlich korrekt sind. Die App "Flightradar24" bietet die Möglichkeit, eine solche Vermutung zu verifizieren. Hierzu visiert man das Flugzeug mit dem Smartphone oder Tablet an und bekommt in das Live-Bild des Kameraobjektivs Augmented-Reality-Informationen des Flugs angezeigt. Auch aus physikalischer Sicht interessante Daten sind abrufbar, nämlich die momentane Höhe des Flugzeugs, seine verschiedenen Geschwindigkeiten, seine derzeitige Position, die vorliegende Windgeschwindigkeit sowie die Außentemperatur. Aus physikalischer Sicht entspricht dies einem Abrufen von Messdaten, sodass die Applikation auch für physikalische Experimente alternativ genutzt werden kann. Im Vortrag werden eine Reihe quantitativer Betrachtungen vorgestellt, welche auf den Daten eines aufgezeichneten Fluges von Frankfurt nach Barcelona beruhen. Diskutiert werden u. a. die Höhenabhängigkeit der Temperatur, die Beschleunigung beim Start sowie die Gleitzahl des Flugzeugs, eine aus aerodynamischer Sicht ganz entscheidende Kennzahl. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1112 Videostudie zum Einsatz von mathematischer Modellbildung und Videoanalyse 2021-10-10T21:26:08+02:00 Jannis Weber weber@physik.uni-frankfurt.de Thomas Wilhelm wilhelm@physik.uni-frankfurt.de <p>Im Bereich der Newton’schen Mechanik sind vielfältige und hartnäckige Schülervorstellungen bekannt, die den Lernerfolg einer Unterrichtsmethode erheblich beeinflussen können. So verändern Schülervorstellungen in der Dynamik u. a. in unterschiedlicher Weise die Erfolgswahrscheinlichkeiten von Fragen, je nachdem ob von Kräften auf die Bewegung geschlossen werden muss oder andersherum. Während verschiedene Arten des Computereinsatzes zu einem erfolgreichen und adressatengerechten Unterricht führen können, ist allerdings noch wenig darüber bekannt, welche Schülervorstellungen durch unterschiedliche Arten des Computereinsatzes aktiviert werden und ob und inwiefern sich die Argumentationsstrukturen der eingesetzten Methode auf die Argumentationsstrukturen der Schüler*innen übertragen.<br />Als Teil einer Gesamtstudie zum Einsatz von mathematischer Modellbildung und Videoanalyse zur Vertiefung der ersten beiden Newton’schen Gesetze wird in diesem Artikel beleuchtet, ob sich die zugrundeliegende Argumentationsrichtung der beiden Methoden auf die Schüler*innen überträgt und ob die beiden Methoden unterschiedliche Schülervorstellungen aktivieren. Die Ergebnisse der Analyse von Videos von N = 45 Schüler*innen deuten darauf hin, dass die Argumentationsrichtungen im Gespräch zwar unterschiedlich oft gewählt werden und auch unterschiedlich schwierig sind, dies von der Methode aber nicht beeinflusst wird. Ein Unterschied zwischen den Methoden ließ sich aber im Hinblick auf die aktivierten Schülervorstellungen erkennen.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1173 The Origin of the Energy 2021-10-10T21:26:00+02:00 Hans-Otto Carmesin Hans-Otto.Carmesin@t-online.de <p class="PhyDid-AbstractListe">The energy is an essential basic concept of physics. Additionally, the mass is included, as it is equivalent to energy. Moreover the energy is constant in the time evolution of the universe. So the question arises: What is the origin of the energy. Using general relativity and quantum physics, we determine that origin. Moreover I report about experience with that topic in a research club and in university courses.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1126 Das Stellarium Gornergrat 2021-10-10T21:26:00+02:00 Sascha Hohmann hohmann@leibniz-ipn.de Stéphane Gschwind stephane.gschwind@unige.ch Andreas Müller andreas.mueller@unige.ch Jeffrey Nordine nordine@leibniz-ipn.de Timm Riesen timm.riesen@csh.unibe.ch <p class="PhyDid-Abstract">Der Gornergrat in der Nähe des Matterhorns in der Schweiz ist einer der besten Standorte für astronomische Forschung in Mitteleuropa. Bis 2010 wurde hier internationale Forschung betrieben, seitdem wird das Observatorium als pädagogisches robotisches Teleskop mit hervorragenden Instrumenten genutzt.</p><p class="PhyDid-Abstract">Lehrende können für unterschiedliche Altersstufen über ein Webportal verschiedene pädagogische Aktivitäten buchen. Zu jeder Aktivität stehen Erläuterungen, Arbeitsblätter sowie Beobachtungsaufträge zur Verfügung, die von den Lernenden selbstständig online gebucht und daraufhin vom Teleskop eigenständig aufgenommen werden können. Diese sind wenig später auf dem Portal abrufbar und können ausgewertet werden.</p><p class="PhyDid-Abstract">In diesem Beitrag werden das Grundkonzept des Stellarium Gornergrat sowie einige Beispielaktivitäten vorgestellt.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1106 Simulationsbasiertes Lernen im Astrophysik-Tutorium am Beispiel Schwarzkörper und Sternspektren 2021-10-10T21:26:00+02:00 Ronja Langendorf rlangen@gwdg.de Stephanie Merker stephanie.merker@sts-goe-gym.de Frederic Hessman hessman@astro.physik.uni-goettingen.de Susanne Schneider sschnei@gwdg.de Die Auseinandersetzung mit fachspezifischen digitalen Medien und Werkzeugen ist ein zentraler Auftrag der universitären Lehrer:innenbildung. Im Fach Physik umfasst dies die Förderung von unterschiedlichen digitalen Basiskompetenzen wie z.B. <em>Simulation und Modellierung</em>. Wenn die Durchführung klassischer Experimente wie im Fall der Astrophysik kaum möglich ist, sind Simulationen eine wichtige Erkenntnismethode. Daher stellt dieser Beitrag eine erprobte Lerneinheit eines Astrophysik-Tutoriums für Lehramtsstudierende vor, die das Ziel der Förderung ebendieser digitalen Basiskompetenzen verfolgt. Im Zentrum der Lerneinheit steht eine Simulation, welche die physikalischen Zusammenhänge eines Schwarzkörperspektrums veranschaulicht, die Helligkeitsmessung von Sternen mit unterschiedlichen Filtern aufgreift sowie das Importieren und die direkte Analyse der Daten von originalen Sternspektren ermöglicht. Der Beitrag schließt mit einer Diskussion über die mögliche Anpassung der simulationsbasierten Lerneinheit an den Physikunterricht. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1164 Dynamics in the early universe 2021-10-10T21:26:00+02:00 Jonas Lieber Jonas.lieber@athenetz.de Hans-Otto Gerhard Carmesin Hans-Otto.Carmesin@t-online.de <p>In this paper we treat the dynamics of the universe and we will derive an equation. The derivation is intended to show that the equation can be solved and we will test whether the results obtained contain errors. In the last part of the essay we will discuss the possibilities how our program can be used and in which cases it makes sense to use it.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1163 Dimensional Transitions in a Bose Gas 2021-10-10T21:26:01+02:00 Paul Sawitzki paul.sawitzki@athenetz.de Hans-Otto Carmesin hans-otto.carmesin@t-online.de <p class="PhyDid-AbstractListe">In the early universe, the density reached the order of the Planck density. As a result, there were gravitational instabilities in which dimensional transitions occurred. It should be taken into account that the early universe consists only of photons and black holes. Photons are bosons. The quantum physical model for many bosons, such as photons, is the Bose gas model. Here we can study the dynamics of the early universe more accurately (Hans-Otto Carmesin (2020): The Universe Developing from Zero-Point Energy Discovered by Making Photos, Experiments and Calculations. Berlin: Verlag Dr. Köster). This research aims to determine and apply the critical densities of dimensional phase transitions in Bose gases with the use of a computer simulation. This new type of phase transitions could be used in the future to apply them to the horizon problem. This might accordingly lead to the solution of the problem without including a hypothetical entity such as the so called *inflation field*. The project is presented as an example for teamwork in an ensemble of projects in the field of quantum gravity that are carried out in a research club at our school.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1162 Solution of the Horizon Problem 2021-10-10T21:26:01+02:00 Philipp Schöneberg philipp.schoeneberg@athenetz.de Hans-Otto Gerhard Carmesin Hans-Otto.Carmesin@t-online.de <p>In our article we will show a solution for the horizon problem. The problem is known since 1970. It´s about the question how the light waves could thermalize the hole expanding universe since the big bang. Our solution will use calculations, diagrams and a new self-designed time evolution. We had shown this time evolution in the article “Solution of a Density Problem in the Early Universe” out of the journal PhyDid B pp. 43-46 (spring conference 2020). In this time evolution we use dimensional transitions, which are connected to the size of the universe. So it also is connected to the distance which has to be reached from the light. With those methods we can explain how the early big dimensions could take care for the small distances and how the light was able to thermalize the space within horizon.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1196 Progamme und Abstracs 2021-10-10T21:26:00+02:00 Johannes Grebe-Ellis grebe-ellis@uni-wuppertal.de Beiträge der DPG-Frühjahrstagung - Didaktik der Physik 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1197 Tagungsband der Beiträge 2021 als pdf 2021-10-10T23:15:56+02:00 Helmuth Groetzebauch h.groetz@fu-berlin.de Johannes Grebe-Ellis grebe-ellis@uni-wuppertal.de Der Tagungsband 2021 kann auch als Gesamt-PDF heruntergeladen werden: 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1186 Digitale Kompetenzen beim Experimentieren fördern: Ortsfaktorbestimmung mit verschiedenen Sensoren im Physikunterricht 2021-10-10T21:26:00+02:00 Thomas Frank thomas.frank@ovtg.gauting.de Lars-Jochen Thoms l.thoms@lmu.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>Die KMK-Strategie zur Bildung in der digitalen Welt verlangt von allen Lehrkräften, die digitalen Kompetenzen ihrer Schülerinnen und Schülern im Fachunterricht zu fördern. Als ein mögliches Beispiel für die Förderung digitaler Kompetenzen im Physikunterricht wurde eine projektorientierte Unterrichtseinheit zur Bestimmung des Ortsfaktors durch Messungen der Schwingungsdauer unterschiedlicher Fadenpendel mit verschiedenen Sensoren und Messmethoden entwickelt. Neben fachspezifischen Kompetenzen werden auch allgemeinere digitale Kompetenzen geschult, indem die Lernenden durch die gemeinsame Arbeit in Forscherteams zur digital gestützten Kommunikation und Kollaboration motiviert und angeleitet werden. Ihr Vorgehen und ihre Messungen dokumentieren die Schülerinnen und Schüler digital, präsentieren ihre Ergebnisse im Anschluss und verteidigen ihr Vorgehen spielerisch im Rahmen eines Wissenschaftskongresses. In diesem Beitrag werden das Projekt und damit verbundene Möglichkeiten des fachlich orientierten Erwerbs digitaler Kompetenzen im Unterricht vorgestellt.</span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1168 Dirac-Algebra: Kurz und schmerzlos 2021-10-10T21:26:00+02:00 Martin Erik Horn m.horn@iubh.de Im Bereich von Informatik und Software-Entwicklung wird die Dirac-Algebra zur Modellierung hyperbolischer und konformer Räume eingesetzt. Es ist deshalb sinnvoll, Lernenden eine Einführung in die Dirac-Algebra zu eröffnen, die auf die Thematisierung des quantenmechanischen Hintergrunds vollständig verzichtet.<br />Aus diesem Grund wurden Aufgaben zur Lösung Linearer Gleichungssysteme, die zuvor auf Basis der Pauli-Algebra gelöst wurden, umgestaltet und mit Hilfe der Dirac-Algebra bearbeitet. Dieser Ansatz,der vorgestellt und didaktisch hinterfragt wird, führt auf den Kern dessen zurück, was Grassmann in seiner Ausdehnungslehre erstmals formulierte: Die Basisgrößen von Pauli- und Dirac-Algebra (also der Geometrischen Algebra) können als Basisvektoren interpretiert werden. Die Lösung Linearer Gleichungssysteme mit Hilfe der Dirac-Algebra stellt deshalb ein raumzeitliches Analogon zum üblicherweise als Cramersche Regel bezeichneten Lösungsverfahren dar.<br />Und auch raumzeitliche Analoga zu Moore-Penrose-Matrizeninversen lassen sich konstruieren. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1165 Computational Playground - Eine Rasch-Analyse zum Computational Thinking bei Sachunterrichtsstudierenden im Lehr-Lern-Labor 2021-10-10T21:26:02+02:00 Martin Brämer Braemer@zedat.fu-berlin.de Daniel Rehfeldt danreh@zedat.fu-berlin.de Hilde Köster hkoester@zedat.fu-berlin.de ‚Informatische Bildung‘ soll, wie von der KMK oder auch von sachunterrichtsdidaktischer Seite gefordert, Teil des Sachunterrichts werden. Dieser Vorgang stellt einen Transfer einer Innovation in ein bestehendes Bildungssystem und somit eine besondere Herausforderung dar: Für diesen Transfer muss eine entsprechende Qualifizierung von angehenden Lehrkräften im Lehramtsstudium sicher-gestellt werden. Da informatische Fachkompetenzen bei Grundschullehramtsstudierenden jedoch bisher wenig erforscht wurden, wurde im QLB-Projekt K2teach an der Freien Universität Berlin eine Studie durchgeführt, die einerseits auf die Kreuzvalidierung eines Tests zum sogenannten Com-putational Thinking bei Studierenden fokussiert und andererseits darauf, inwiefern die Teilnahme an einem entsprechend ausgerichteten Seminar im Lehr-Lern-Labor-Format Einfluss auf dessen Ausprägung nimmt. Die Ergebnisse zeigen sowohl eine Eignung des Tests auf Basis der Rasch-Modellierung als auch einen signifikanten Anstieg der Fähigkeiten im Bereich des Computational Thinking durch den Besuch des Lehr-Lern-Labors. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1118 Ein Masterstudiengang mit dem Profil Quereinstieg als alternativer Professionalisierungsweg für das Lehramt an Gymnasien und Integrierten Sekundarschulen 2021-10-10T21:26:02+02:00 Novid Ghassemi nghassemi@zedat.fu-berlin.de Volkhard Nordmeier volkhard.nordmeier@fu-berlin.de <div class="WordSection1"><p class="PhyDid-AbstractAbstand">Der Bedarf an Lehrkräften kann in vielen Bundesländern nicht durch grundständig ausgebildete Lehramtsabsolvent:innen gedeckt werden. Mit dem Ziel einer vollständigen Unterrichtsversorgung werden auch sogenannte Quer- und Seiteneinsteiger:innen in den Schuldienst eingestellt. Für diese gängige Praxis fehlt bislang ein konzeptueller Rahmen. Ein alternativer, an den Standards für die Lehrer:innenbildung orientierter Professionalisierungsweg ist der <em>Masterstudiengang für das Lehramt an Integrierten Sekundarschulen und Gymnasien mit dem Profil Quereinstieg</em> (Q-Master). Der Modellstudiengang wird seit dem Wintersemester 2016/17 im Land Berlin an der Freien Universität erprobt und die ersten Absolvent:innen sind bereits im Schuldienst. Teile der Evaluation des Studiengangs fokussieren exemplarisch auf das Fach Physik. Hier wird untersucht, welche Professionalisierungswege die Studierenden durchlaufen und welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede im Vergleich zu regulären Lehramtsstudierenden bestehen. Zu diesem Zweck werden unter anderem <em>fachdidaktisches Wissen</em>, <em>Überzeugungen zum Lehren und Lernen</em> und <em>Berufswahlmotive</em> erhoben. Im Beitrag werden erste Ergebnisse aus der Evaluation vorgestellt und diskutiert. Die Ergebnisse deuten auf eine gelingende Professionalisierung im Zuge des Q-Masterstudiums hin.</p></div> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1127 Erwerb und Messung physikdidaktischer Kompetenzen zum Einsatz digitaler Medien 2021-10-10T21:26:02+02:00 Rike Große-Heilmann grosse-heilmann@physik.rwth-aachen.de Josef Riese riese@physik.rwth-aachen.de Jan-Philipp Burde jan-philipp.burde@uni-tuebingen.de Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at David Weiler david-christoph.weiler@uni-tuebingen.de Angesichts der zunehmenden Bedeutung digitaler Medien im Unterricht <br />ist die Bereitstellung entsprechender fachdidaktischer Lerngelegenheiten unabdingbar. Im Rahmen des Projektes <em>DiKoLeP (Digitale Kompetenzen von Lehramtsstudierenden im Fach Physik)</em> soll daher ein bestehendes physikdidaktisches Lehr-Lern-Seminar, in dem Studierende in einem komplexreduzierten Rahmen erste Lehrversuche unternehmen, hinsichtlich des Einsatzes digitaler Medien weiterentwickelt und evaluiert werden. Dabei werden Kernelemente des Seminars mit physikdidaktischen Lehrveranstaltungen zum Einsatz digitaler Medien der kooperierenden Universitäten aus Tübingen und Graz abgestimmt.<br />Neben der Weiterentwicklung des Lehr-Lern-Seminars zielt das vorgestellte Teilprojekt vor allem auf die Modellierung und Messung physikdidaktischer Kompetenzen zum Einsatz digitaler Medien. Dazu werden Testitems entwickelt, die im Sinne des DiKoLANOrientierungsrahmens (Becker et al., 2020) vor allem die Bereiche Digitale Messwerterfassung, Simulationen/ Modellierung und Erklärvideos abdecken und zur Untersuchung des Kompetenzerwerbs in den Lehrveranstaltungen der beteiligten Standorte genutzt werden. Das Poster stellt neben dem entwickelten Modell beispielhafte Items sowie die Umsetzung der geplanten Evaluation vor. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1114 Digitale Medien in der naturwissenschaftlichen Lehrkräftebildung: Integriert statt zusätzlich 2021-10-10T21:26:02+02:00 Lisa Stinken-Rösner lisa.stinken-roesner@leuphana.de <p>Eine erfolgreiche Implementation digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht kann nur gelingen, wenn geeignete universitäre und berufsbegleitende Qualifizierungsangebote entwickelt werden, in denen (zukünftigen) Lehrkräften der sinnvolle Einsatz digitaler Medien im Fachunterricht vermittelt wird. Eine besondere Rolle fällt dabei den Fachdidaktiken zu, da sowohl das Angebot an als auch die Einsatzmöglichkeiten von digitalen Medien je nach Unterrichtsfach stark variieren. Im Rahmen des Projektes ‚<em>FoLe – Digital</em>‘ wird eine systematische Verankerung digitaler Medien in die naturwissenschaftliche Lehrkräftebildung an der Leuphana Universität Lüneburg angestrebt. Hierzu werden digitale Medien nicht als zusätzliches Themenfeld ergänzt, sondern entlang naturwissenschaftsdidaktischer Schwerpunkte in die existierenden Module des 4. und 5. Semesters integriert. Begleitend werden die TPACK-Wissensdomänen sowie Verhaltensabsichten bzgl. des Einsatzes digitaler Medien im naturwissenschaftlichen Unterricht erhoben. Die erste Kohorte besteht aus 58 Studierenden, 21 davon nahmen an der freiwilligen Begleitstudie teil. Die Erhebung ergab, dass im Laufe des Projektes eine positive Entwicklung der Verhaltensabsichten sowie eine (hoch) signifikante Zunahme der TPACK-Wissensdomänen stattfand. Zudem unterstützen die bisherigen Daten ein transformatives Verständnis des TPACK-Modells.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1167 Umsetzung eines interdisziplinären Seminars zur Erkenntnisgewinnung als E-Learning-Veranstaltung 2021-10-10T21:26:02+02:00 Jana Tampe jana.tampe@physik.tu-darmstadt.de Verena Spatz verena.spatz@physik.tu-darmstadt.de <p class="PhyDid-Abstract">Das Modul „Erkenntnisgewinnung in den Naturwissenschaften“ wurde im Rahmen des MINTplus<sup>2</sup>-Projekts neu für den interdisziplinären Vernetzungsbereich an der TU Darmstadt konzipiert. Dieser ist seit 2017 neu im Lehramtsstudiengang integriert, um den Studierenden im Sinne einer ganzheitlichen Ausbildung Lernen über ihre Fächergrenzen hinweg zu ermöglichen. Das Modul „Erkenntnisgewinnung in den Naturwissenschaften“ ermöglicht dies, indem es die Vermittlung naturwissenschaftsübergreifender didaktischer Theorien und praktischer Unterrichtskonzepte zum Kompetenzbereich „Erkenntnisgewinnung“ in den Mittelpunkt stellt.</p><p class="PhyDid-Abstract">Aufgrund der Corona-Pandemie konnte das Modul in seinem Erstdurchlauf im Sommersemester 2020 nicht in Präsenz durchgeführt werden und musste wie alle universitären Lehrveranstaltungen in ein digitales Lehrformat überführt werden. Die verwendeten digitalen Tools wurden dabei mit Hilfe von Beobachtungen und Kommentaren von Studierenden bewertet. Die Ergebnisse werden in diesem Artikel vorgestellt.</p><p class="PhyDid-Abstract">Die Veranstaltung wurde zusätzlich durch einen Prae-Post-Test zur grundsätzlichen Einstellung bezüglich des E-Learnings sowie zu Vor- und Nachteilen von E-Learning begleitet. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Grundeinstellung bezüglich des E-Learnings innerhalb der Seminargruppe durch das Online-Semester nicht ändert, lediglich eine E-Learning-Ermüdung lässt sich feststellen, da der Spaß daran abnimmt und Vorteile weniger stark wahrgenommen werden. Die Ergebnisse werden ebenfalls ausführlich in diesem Artikel dargestellt.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1185 Eine Lehrerbefragung zum Einsatz digitaler Tools im Physikunterricht 2021-10-10T21:26:02+02:00 Lars-Jochen Thoms l.thoms@lmu.de Raimund Girwidz girwidz@lmu.de Ein Fragebogen zum Einsatz digitaler Tools in und um den Physikunterricht wurde erstellt. Damit soll in Lehrkräftefortbildungen zum Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht besser auf die Vorerfahrungen von Physiklehrerinnen und Physiklehrern eingegangen werden können. In einer ersten Pilotstudie wurden <em>n</em> = 58 Physiklehrkräfte basierend auf den im Orientierungsrahmen DiKoLAN (Digitale Kompetenzen für das Lehramt in den Naturwissenschaften) formulierten Kompetenzerwartungen dazu befragt, (a) wie häufig sie für eine bestimmte Tätigkeit digitale Tools einsetzen und (b) welche konkreten Tools sie für diese vorgegebenen Tätigkeiten nutzen. Erste Einblicke deuten an, dass sich durch diese Fragestellungen ein differenziertes Bild der Nutzung digitaler Anwendungen seitens der befragten Lehrkräfte erfassen lässt. Die Antworten zeigen zudem, dass auch innerhalb eines Kompetenzbereiches die Nutzungshäufigkeit für einzelne Anwender in Abhängigkeit von der vorgegebenen Tätigkeit stark variieren kann. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1152 Entwicklung eines Testinstruments zur Untersuchung der Arbeitssituation von MINT-Lehrkräften 2021-10-10T21:26:03+02:00 Renan Vairo Nunes vaironunes@physik.uni-frankfurt.de Friederike Korneck korneck@em.uni-frankfurt.de Josephine Berger berger@bp.tu-darmstadt.de Birgit Ziegler ziegler@bp.tu-darmstadt.de Silke Rönnebeck roennebeck@leibniz-ipn.de Ilka Parchmann parchmann@ipn.uni-kiel.de <p class="PhyDid-Abstract"><span>In Deutschland besteht seit Jahren ein Lehrkräftemangel, der vor allem im MINT-Bereich akuter wird. Um dem entgegenzuwirken, wurden Sondereinstellungsmaßnahmen konzipiert, die die Zusammensetzung der MINT-Kollegien erheblich veränderten. So wird ein substanzieller Anteil des heutigen MINT-Unterrichts von Quer- und Seiteneinsteigenden, fachfremd Unterrichtenden und studentischen Vertretungslehrkräften erteilt (Korneck, 2019).</span></p><p class="PhyDid-Abstract"><span>Bisher gelang es den Kultusministerien nur begrenzt, den Lehrkräftebedarf zu decken. Es fehlt eine langfristige Strategie, um den Lehrkräftenachwuchs zu sichern. Zudem fehlen Erkenntnisse über die Auswirkungen kultusadministrativer Entscheidungen auf die Arbeitssituation von MINT-Lehrkräften. Wie zufrieden ist das MINT-Lehrpersonal und welche Gestaltungsspielräume hat es? Gelingt es den Kollegien, Lehrkräfte unterschiedlicher Professionalisierungswege zu integrieren?</span></p><p class="PhyDid-Abstract"><span>In Kooperation mit der TU Darmstadt/dem IPN Kiel werden Erhebungen an allgemein-/berufsbildenden Schulen durchgeführt, die untersuchen sollen, ob sich Gruppenunterschiede in Abhängigkeit von Professionalisierungswegen, Schularten und Fachgruppen zeigen, aus denen sich Maßnahmen für die Verbesserung der Berufsbedingungen von MINT-Lehrkräften ableiten lassen. Im Folgenden werden das Forschungsdesign sowie die Entwicklung und Validierung des eingesetzten Fragebogens vorgestellt.</span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1133 Entwicklung eines Seminars zur Förderung des Konzeptverständnisses mittels digitaler Medien 2021-10-10T21:26:03+02:00 David Christoph Weiler david-christoph.weiler@uni-tuebingen.de Jan-Philipp Burde jan-philipp.burde@uni-tuebingen.de Andreas Lachner andreas.lachner@uni-tuebingen.de Josef Riese riese@physik.rwth-aachen.de Thomas Schubatzky thomas.schubatzky@uni-graz.at Rike Große-Heilmann grosse-heilmann@physik.rwth-aachen.de <p class="PhyDid-AbstractListe">Die Digitalisierung stellt Schule und Gesellschaft vor neue Herausforderungen, bietet jedoch gleichzeitig auch enorme Chancen. Im Physikunterricht können digitale Medien z.B. dazu beitragen, Schülerinnen und Schülern das Verständnis physikalischer Konzepte zu erleichtern. Im Rahmen des DiKoLeP-Verbundprojekts an den Universitäten Aachen, Graz und Tübingen wird daher ein Seminar entwickelt und evaluiert, dessen Ziel es ist, Studierende zum fachdidaktisch sinnvollen Einsatz von digitalen Medien zur Förderung des physikalischen Konzeptverständnisses zu befähigen. Trotz der Verankerung des Einsatzes von digitalen Medien in den KMK-Bildungsstandards haben viele Lehrkräfte nach eigenen Angaben nicht die notwendigen Kenntnisse und Erfahrungen, digitale Medien lernwirksam einzusetzen. Das neue Seminar soll daher angehenden Lehrkräften in der ersten Phase der Lehramtsausbildung die Möglichkeit geben, diese Kenntnisse und Kompetenzen zu erlangen und in komplexitätsreduzierten Unterrichtssequenzen zu erproben. Dieser Beitrag behandelt die Konzeption des Seminars und stellt die Forschungsfragen des DiKoLeP-Verbundprojekts u.a. in Zusammenhang mit der Evaluation des Seminarkonzepts vor. Zusätzlich werden die Erhebungsinstrumente und die Struktur der Evaluation dargestellt.</p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1146 Didaktische Ansätze für Quantum Random Number Generators (QRNG) 2021-10-10T21:26:09+02:00 Stefan Aehle Stefan.aehle@uni-jena.de Holger Cartarius holger.cartarius@uni-jena.de <p class="PhyDid-Abstract"><span lang="DE">Im </span><span lang="DE">Vormarsch der Quantentechnologien 2.0 sehen Enthusiasten und Medien den Quantencomputer an vorderster Front – auch, wenn dessen Entwicklung noch in den Kinderschuhen steckt. Viel greifbarer dagegen sind erste Errungenschaften der Quantensensorik und -kryptografie, wie die Erzeugung echter Zufallszahlen mittels quantenoptischer Zufallsgeneratoren (QRNGs). Diese schaffen es sich ganz bestimmte quantenmechanische Phänomene zu Nutze zu machen und sind inzwischen auch kommerziell verfügbar. Da sie auch relativ einfach zu erklären sind, können sie sich eignen, um Schülerinnen und Schülern Quantum Randomness näher zu bringen. Eine solche Betrachtung führen wir hier durch. </span></p> 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung https://ojs.dpg-physik.de/index.php/phydid-b/article/view/1160 Ermittlung von Anforderungen an künftige Quanten-Fachkräfte: Zwischenbericht aus der Delphi-Studie 2021-10-10T21:26:09+02:00 Franziska Gerke (VH Greinert) f.greinert@tu-braunschweig.de Rainer Müller rainer.mueller@tu-braunschweig.de Philipp Bitzenbauer philipp.bitzenbauer@fau.de Malte S. Ubben m_ubbe02@uni-muenster.de Kim-Alessandro Weber weber@iqo.uni-hannover.de Mit den <em>neuen</em> Quantentechnologien, den QT 2.0, ergeben sich spezielle Anforderungen an die Fach-kräfte, die mit diesen arbeiten werden. Ziel der vorgestellten Delphi-Studie ist die Ermittlung von Kompetenzen für und Anforderungen an die künftigen Quanten-Fachkräfte. Damit bilden die Er-gebnisse dieser Delphi-Studie die Basis für die Entwicklung eines Competence Frameworks im eu-ropäischen Quantum Flagship Projekt QTEdu CSA. Darüber hinaus liefert die Delphi-Studie Ein-schätzungen zu Begriffs- bzw. Definitionsschärfung sowie Prognosen zur künftigen Relevanz der einzelnen Säulen der QT 2.0, also Quantencomputing, Quantensimulation, Quantensensorik/Metro-logie und Quantenkommunikation, sowie auch den Enabling Technologies.<br />Vorgestellt werden in diesem Beitrag vorwiegend die aktuellen Zwischenergebnisse der ersten Hauptrunde, die auf denen einer Pilotrunde aufbauen, und die in einer abschließenden Befragungs-runde bewertet und ergänzt werden sollen. 2021-10-10T00:00:00+02:00 Copyright (c) 2021 PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung