Virtual-Reality-Experimente

Virtual-Reality-Experimente von Lindlahr,  William
Virtual-Reality-Experimente ermöglichen Simulationen anspruchsvoller Schulversuche, die als Realversuch selten eingesetzt werden oder deren unterrichtliches Einsatzgebiet erweitert werden soll. Während viele Studien mit Blick auf die Entwicklung fachlicher Kompetenzen keine Unterschiede zwischen Simulations- und Realversuchen zeigen, spiegeln die wenigen Studien im Bereich experimenteller Fähigkeiten uneinheitliche Ergebnisse wider. Im Rahmen von Design-based research wurden mehrere Experimente entwickelt. Zur Evaluation wurde im Schulunterricht in fünf Oberstufenkursen (insges. N = 76 Schülerinnen und Schüler) eine Vergleichsstudie mit dem Millikan-Versuch als Real- und als Virtual-Reality-Experiment durchgeführt. Die beiden Treatmentgruppen arbeiteten in einem Crossover-Design in unterschiedlicher Reihenfolge mit beiden Varianten. Das Fachwissen wurde vor und nach jeder Intervention mit Hilfe eines Fragebogens und die experimentellen Fähigkeiten mittels Selbsteinschätzung erhoben. In den fachlichen Kompetenzen zeigten Virtual-Reality- und Realversuch vergleichbare Effekte. Dagegen schätzten die Lernenden ihre experimentellen Fähigkeiten nach der Arbeit mit dem Virtual-Reality-Experiment besser ein als nach dem Realversuch mbox{-- unabhängig von der Reihenfolge. Die Virtual-Reality-Experimente können somit eine Alternative bieten, z. ,B. wenn echte Versuche nicht verfügbar sind, wenn eine größere Zahl von Experimenten benötigt wird oder wenn -- wie während der Pandemie -- zu Hause experimentiert wird.
Aktualisiert: 2023-06-22
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Module und Lernzirkel der Plattform FLexKom zur Förderung experimenteller Kompetenzen in der Schulpraxis

Module und Lernzirkel der Plattform FLexKom zur Förderung experimenteller Kompetenzen in der Schulpraxis von Goertz,  Simon
Die Förderung experimenteller Kompetenzen stellt ein zentrales Bildungsziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts dar. Die Plattform FLexKom (Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) soll Lehrenden in der Schulpraxis hierzu Unterstützungsangebote geben. Dafür wurden Module so entwickelt, dass sie eine spezifische Förderung konkreter experimenteller Teilkompetenzen (z. B. Variablenkontrollstrategie (VKS) anwenden) ermöglichen. Die Module können in unterschiedlicher Weise eingesetzt werden, z. B. in Kombination mehrerer Module zu einem Lernzirkel. Zwei beispielhafte Lernzirkel wurden in der Studie untersucht. Einer rückt verschiedene Teilkompetenzen in den Vordergrund, wobei sich alle Module im selben physikalischen Inhaltsfeld bewegen. Der zweite dient der Förderung einer Teilkompetenz (hier der VKS) in mehreren Inhaltsfeldern. Unter Nutzung des Design-Based Research Ansatzes wurde mit 15 Schulklassen (Klasse 7--9) die Wirksamkeit der entwickelten Lernzirkel untersucht. Vom Prä- zum Post-Test wurde für explizit geförderte Teilkompetenzen ein signifikanter Lernzuwachs mit großer Effektstärke beobachtet. Für nicht explizit geförderte Teilkompetenzen zeigten sich keine oder nur geringe Verbesserungen. Für die VKS konnten deutliche Steigerungen auch bei als schwierig angesehenen Teilfähigkeiten nachgewiesen werden. Im Vergleich wurde ein Erwerb experimenteller Kompetenzen bei leistungsstärkeren und leistungsschwächeren Lernenden gleichermaßen festgestellt.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Didaktisch rekonstruierte Materialwissenschaft

Didaktisch rekonstruierte Materialwissenschaft von Donhauser,  Anna
Die Aufbereitung fachwissenschaftlicher Inhalte zu Lerngelegenheiten für Schülerinnen und Schüler bildet eine zentrale Aufgabe der Fachdidaktik. Diesen Weg von der komplexen Wissenschaft zum Lerninhalt unterstützt das Konzept der "didaktischen Rekonstruktion". Eine Modifikation verschiedener Elementarisierungs- und Rekonstruktionsmodelle bildet die Grundlage dieser Arbeit: der Aufbau eines Schülerlabors für den materialwissenschaftlichen Exzellenzcluster Engineering of Advanced Materials (EAM). Diese Exzellenzforschung entwickelt interdisziplinär Hochleistungsmaterialien und Methoden, um die funktionalen Eigenschaften dieser Materialien gezielt zu formen. Ergebnisse und Arbeitsweise des "EAM" sollen für Schulklassen im Lernort Schülerlabor zugänglich gemacht werden. Um die Schülerperspektive im Rekonstruktionsprozess berücksichtigen zu können, müssen vorab Interessen, motivationale Einstellungen und Lernschwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler ermittelt werden. Regenerative Energiesysteme bilden mit Photovoltaik, chemischen Energiespeichern und Windenergiekonversion den thematischen Rahmen der einzelnen Experimente. Die vorliegende Arbeit beschreibt den Rekonstruktionsprozess von der Materialwissenschaft zum Schülerlabor und stellt die einzelnen Experimentierstationen mit ihren curricularen Verbindungen, notwendigem Vorwissen und deren Bezug zu moderner Forschung vor.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Entwicklung und Evaluation einer Chemielehrerfortbildung zum Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Entwicklung und Evaluation einer Chemielehrerfortbildung zum Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung von Schmitt,  Anna Katharina
Die Förderung naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen stellt sowohl national als auch international ein wichtiges Bildungsziel des Chemieunterrichts dar, das in Deutschland in den Bildungsstandards verankert ist. Im Rahmen einer Interventionsstudie wurde eine Lehrerfortbildung entwickelt und evaluiert, in der die Kompetenzen der Chemielehrkräfte gefördert werden sollen, die letztendlich für die Förderung der Erkenntnisgewinnungskompetenzen der Lernenden im Chemieunterricht bedeutsam sind. Im Mittelpunkt der Fortbildung steht das Experimentieren gemäß dem naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg. Die Evaluation dieser eintägigen Lehrerfortbildung erfolgte auf den vier Ebenen (1) Zufriedenheit und Akzeptanz der Fortbildungsteilnehmerinnen und -teilnehmer, (2) Kognitive Veränderungen, (3) Wirkung auf das unterrichtspraktische Handeln und (4) Effekte auf die Schülerinnen und Schüler. In allen vier Bereichen konnten positive Ergebnisse erfasst werden, wodurch die Effektivität dieser Veranstaltung gezeigt und allgemein die Wirksamkeit und Bedeutsamkeit von Lehrerfortbildungen bestätigt werden konnte.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Auswirkungen auf den Fachwissenszuwachs und auf affektive Schülermerkmale durch Schüler- und Demonstrationsexperimente im Physikunterricht

Auswirkungen auf den Fachwissenszuwachs und auf affektive Schülermerkmale durch Schüler- und Demonstrationsexperimente im Physikunterricht von Winkelmann,  Jan
Der aktuelle Forschungsstand zum Einfluss von Experimenten auf den Lernzuwachs von Schülerinnen und Schülern im naturwissenschaftlichen Unterricht zeigt ein heterogenes Bild: Einige Studien betonen Vorzüge des selbstständigen Experimentierens durch die Schülerinnen und Schüler, andere erkennen Vorteile durch Demonstrationsexperimente. Gleichzeitig ist es schwierig, die zur Verfügung stehenden Ergebnisse miteinander zu vergleichen, da zum Teil sehr unterschiedliche Studiendesigns und nicht immer eine ausreichende Kontrolle von Variablen berichtet werden. Im Rahmen der vorliegenden Vergleichsstudie (n = 858) wurde der Einfluss unterschiedlicher Experimentiersituationen auf u. a. den Fachwissenszuwachs von Schülerinnen und Schülern untersucht. Die Forschungsfrage lautete, ob durch Schülerexperimente oder durch Demonstrationsexperimente ein besseres Verständnis der geometrischen Optik erzielt werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass nicht die Experimentiersituation selbst, sondern die Wechselwirkung von unterrichtender Lehrkraft und der jeweiligen Experimentiersituation maßgeblich ist. Für das Lernen der Schülerinnen und Schüler ist es entscheidend, bei welcher Lehrkraft sie welche Experimentiersituation erleben.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren

Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren von Kechel,  Jan-Henrik
Um in Schülerexperimentierphasen die Lernenden individuell unterstützen zu können, sollten Physiklehrkräfte mögliche Schülerschwierigkeiten kennen und diese geeignet diagnostizieren können. In der vorliegenden Arbeit wird ein Modell vorgestellt, das im Rahmen der Lehreraus- und weiterbildung zur Sensibilisierung und Schulung von Lehrkräften für eben diese Aufgaben eingesetzt werden kann. Die Modellierung der Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren erfolgt in zwei Schritten: Zunächst wird ausgehend von Arbeiten aus verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaftsdidaktiken und der Sonderpädagogik theoretisch-explorativ ein erster Modellansatz entwickelt. In einem zweiten Schritt wird dieser Ansatz hinsichtlich seiner Eignung zur praxisnahen Erfassung von Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren empirisch überprüft. Hierzu sind in Einzelfalluntersuchungen zehn Schülerinnen- und Schülerpaare bei der Bearbeitung einer Experimentieraufgabe zum Hooke'schen Gesetz videographiert und im Anschluss bezüglich ihrer Schwierigkeiten interviewt worden. Die Auswertung der Experimentiervideos sowie der Interviewtranskripte erfolgt mittels Methoden der qualitativen Inhaltsanalyse und ermöglicht einen sehr detailreichen Einblick in die typischen und speziellen Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren zum Hooke'schen Gesetz.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Die Kompetenz von Studierenden, Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren zu diagnostizieren

Die Kompetenz von Studierenden, Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren zu diagnostizieren von Kurth,  Christopher
Das Experimentieren nimmt im Physikunterricht eine zentrale Rolle ein. Angehende Lehrkräfte sollten deshalb in der Lage sein, Experimente auf Schülerschwierigkeiten hin zu analysieren, um diese bei der Unterrichtsplanung zu berücksichtigen. In der vorliegenden Arbeit wird den Fragen nachgegangen, inwieweit es Lehramtsstudierenden des Fachs Physik gelingt, mögliche Schülerschwierigkeiten zu diagnostizieren, und welche Ursachen hohen bzw. geringen Diagnosequalitäten zu Grunde liegen können. In der ersten Teilstudie wurden zunächst Schülerschwierigkeiten bei einem Experimentierauftrag zum Hebelgesetz erhoben. Dazu wurden sechs Videos von Schülerexperimentierprozessen mit einer an die qualitative Inhaltsanalyse angelehnten Methodik ausgewertet. Die Kategorien dienten in der zweiten Teilstudie als Auswertungsgrundlage. In der zweiten Teilstudie wurden insgesamt 29 Interviews mit Studierenden durchgeführt. In der Studie konnte gezeigt werden, dass die Qualität der studentischen Diagnosen stark variiert. Exemplarisch konnte aufgezeigt werden, dass Defizite in den fachlichen Kompetenzen sowie eine fehlende Übernahme der Schülerperspektive zu weniger gelungenen Diagnosen führen können. Weitere Einflussfaktoren auf die Qualität der Diagnose waren die vertiefte Auseinandersetzung mit dem Experimentierauftrag, das Erkennen von eigenen Schwierigkeiten sowie Perspektiven darauf, was eine Schwierigkeit ausmacht.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Problemorientierte Schülerexperimente

Problemorientierte Schülerexperimente von Hopf,  Martin
Experimente stellen eine wesentliche Arbeitsform der Physik und damit auch des Physikunterrichts dar. Besonders das eigenständige Experimentieren von Schülerinnen und Schülern gilt seit langem als ein wesentliches Kriterium für erfolgreichen Physikunterricht. Allerdings gibt es viele Belege dafür, dass der Einsatz von Schülerexperimenten nicht automatisch zu einer Verbesserung des Unterrichts führt. In der vorliegenden Arbeit wurde versucht, den Lernerfolg von Schülerinnen und Schülern sowie deren Interesse durch den Einsatz authentisch und offen formulierter sowie problemorientierter Schülerexperimente zu unterstützen. Um die Wirksamkeit der entwickelten Materialien zu überprüfen, wurden der Lernerfolg und nicht-kognitive Merkmale (Interesse, Selbstwirksamkeitserwartung u.a.) von Schülerinnen und Schülern in einer vergleichenden Studie untersucht. Darüber hinaus wurden Aktivitäten einzelner Experimentierenden kategorienbasiert ausgewertet. Es wird ausführlich über die - allerdings heterogenen - Ergebnisse berichtet: Einerseits werden die entwickelten Materialien von Lernenden und Lehrkräften sehr positiv bewertet. Andererseits zeigen sich keine nachhaltigen Auswirkungen bei Lernerfolg oder anderen Variablen. Offenbar führt also selbst die Berücksichtigung der Forderungen an die Gestaltung erfolgreicher Schülerexperimente wie Offenheit, Authentizität usw. nicht alleine zu verbessertem Lernen oder positiveren Einstellungen der Schülerinnen und Schüler.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Schülerlabors: authentische, aktivierende Lernumgebungen als Möglichkeit, Interesse an Naturwissenschaften und Technik zu wecken

Schülerlabors: authentische, aktivierende Lernumgebungen als Möglichkeit, Interesse an Naturwissenschaften und Technik zu wecken von Engeln,  Katrin
In der Bundesrepublik Deutschland ist in jüngerer Zeit vor allem unter dem Eindruck der spezifischen Vermittlungsprobleme des naturwissenschaftlichen Unterrichts und der geringen Akzeptanz und Attraktivität des traditionellen schulischen Lehrangebots eine Vielzahl von Initiativen entstanden. Diese stellen ein breites Spektrum von Angeboten im Bereich des außerschulischen Lernens bereit und richten sich an verschiedene Altersstufen. So sind auch eine viele Schülerlabors entstanden, die Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit geben, in authentischer Umgebung Experimente selbsttätig durchzuführen. Die vorliegende Arbeit will einen Einblick geben, welche Funktion den Schülerlabors als außerschulische Lernorte im deutschen Bildungssystem zukommt. Insbesondere wird innerhalb der durchgeführten empirischen Studie der Frage nachgegangen, inwieweit Schülerlabors das Potential haben, Interesse an Naturwissenschaften und Technik bei Jugendlichen zu wecken und nachhaltig zu fördern. Basierend auf den Erkenntnissen, die in der Literatur über Schülerexperimente und Interesse wiedergegeben werden, wurden in der durchgeführten Studie schüler- und laborbezogene Variablen erhoben. Die Untersuchung erfolgte an fünf ausgewählten Schülerlabors, die vor allem Experimente aus dem Bereich der Physik anbieten. Insgesamt nahmen 334 Schülerinnen und Schüler der Klassenstufen neun und zehn teil. Die Ergebnisse zeigen, dass die Labors die in sie gesetzten Erwartungen erfüllen und das Potential haben, Interesse an Naturwissenschaften und Technik zu wecken.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Virtual-Reality-Experimente

Virtual-Reality-Experimente von Lindlahr,  William
Virtual-Reality-Experimente ermöglichen Simulationen anspruchsvoller Schulversuche, die als Realversuch selten eingesetzt werden oder deren unterrichtliches Einsatzgebiet erweitert werden soll. Während viele Studien mit Blick auf die Entwicklung fachlicher Kompetenzen keine Unterschiede zwischen Simulations- und Realversuchen zeigen, spiegeln die wenigen Studien im Bereich experimenteller Fähigkeiten uneinheitliche Ergebnisse wider. Im Rahmen von Design-based research wurden mehrere Experimente entwickelt. Zur Evaluation wurde im Schulunterricht in fünf Oberstufenkursen (insges. N = 76 Schülerinnen und Schüler) eine Vergleichsstudie mit dem Millikan-Versuch als Real- und als Virtual-Reality-Experiment durchgeführt. Die beiden Treatmentgruppen arbeiteten in einem Crossover-Design in unterschiedlicher Reihenfolge mit beiden Varianten. Das Fachwissen wurde vor und nach jeder Intervention mit Hilfe eines Fragebogens und die experimentellen Fähigkeiten mittels Selbsteinschätzung erhoben. In den fachlichen Kompetenzen zeigten Virtual-Reality- und Realversuch vergleichbare Effekte. Dagegen schätzten die Lernenden ihre experimentellen Fähigkeiten nach der Arbeit mit dem Virtual-Reality-Experiment besser ein als nach dem Realversuch mbox{-- unabhängig von der Reihenfolge. Die Virtual-Reality-Experimente können somit eine Alternative bieten, z. ,B. wenn echte Versuche nicht verfügbar sind, wenn eine größere Zahl von Experimenten benötigt wird oder wenn -- wie während der Pandemie -- zu Hause experimentiert wird.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Virtual-Reality-Experimente

Virtual-Reality-Experimente von Lindlahr,  William
Virtual-Reality-Experimente ermöglichen Simulationen anspruchsvoller Schulversuche, die als Realversuch selten eingesetzt werden oder deren unterrichtliches Einsatzgebiet erweitert werden soll. Während viele Studien mit Blick auf die Entwicklung fachlicher Kompetenzen keine Unterschiede zwischen Simulations- und Realversuchen zeigen, spiegeln die wenigen Studien im Bereich experimenteller Fähigkeiten uneinheitliche Ergebnisse wider. Im Rahmen von Design-based research wurden mehrere Experimente entwickelt. Zur Evaluation wurde im Schulunterricht in fünf Oberstufenkursen (insges. N = 76 Schülerinnen und Schüler) eine Vergleichsstudie mit dem Millikan-Versuch als Real- und als Virtual-Reality-Experiment durchgeführt. Die beiden Treatmentgruppen arbeiteten in einem Crossover-Design in unterschiedlicher Reihenfolge mit beiden Varianten. Das Fachwissen wurde vor und nach jeder Intervention mit Hilfe eines Fragebogens und die experimentellen Fähigkeiten mittels Selbsteinschätzung erhoben. In den fachlichen Kompetenzen zeigten Virtual-Reality- und Realversuch vergleichbare Effekte. Dagegen schätzten die Lernenden ihre experimentellen Fähigkeiten nach der Arbeit mit dem Virtual-Reality-Experiment besser ein als nach dem Realversuch mbox{-- unabhängig von der Reihenfolge. Die Virtual-Reality-Experimente können somit eine Alternative bieten, z. ,B. wenn echte Versuche nicht verfügbar sind, wenn eine größere Zahl von Experimenten benötigt wird oder wenn -- wie während der Pandemie -- zu Hause experimentiert wird.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Module und Lernzirkel der Plattform FLexKom zur Förderung experimenteller Kompetenzen in der Schulpraxis

Module und Lernzirkel der Plattform FLexKom zur Förderung experimenteller Kompetenzen in der Schulpraxis von Goertz,  Simon
Die Förderung experimenteller Kompetenzen stellt ein zentrales Bildungsziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts dar. Die Plattform FLexKom (Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) soll Lehrenden in der Schulpraxis hierzu Unterstützungsangebote geben. Dafür wurden Module so entwickelt, dass sie eine spezifische Förderung konkreter experimenteller Teilkompetenzen (z. B. Variablenkontrollstrategie (VKS) anwenden) ermöglichen. Die Module können in unterschiedlicher Weise eingesetzt werden, z. B. in Kombination mehrerer Module zu einem Lernzirkel. Zwei beispielhafte Lernzirkel wurden in der Studie untersucht. Einer rückt verschiedene Teilkompetenzen in den Vordergrund, wobei sich alle Module im selben physikalischen Inhaltsfeld bewegen. Der zweite dient der Förderung einer Teilkompetenz (hier der VKS) in mehreren Inhaltsfeldern. Unter Nutzung des Design-Based Research Ansatzes wurde mit 15 Schulklassen (Klasse 7--9) die Wirksamkeit der entwickelten Lernzirkel untersucht. Vom Prä- zum Post-Test wurde für explizit geförderte Teilkompetenzen ein signifikanter Lernzuwachs mit großer Effektstärke beobachtet. Für nicht explizit geförderte Teilkompetenzen zeigten sich keine oder nur geringe Verbesserungen. Für die VKS konnten deutliche Steigerungen auch bei als schwierig angesehenen Teilfähigkeiten nachgewiesen werden. Im Vergleich wurde ein Erwerb experimenteller Kompetenzen bei leistungsstärkeren und leistungsschwächeren Lernenden gleichermaßen festgestellt.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Die Kompetenz von Studierenden, Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren zu diagnostizieren

Die Kompetenz von Studierenden, Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren zu diagnostizieren von Kurth,  Christopher
Das Experimentieren nimmt im Physikunterricht eine zentrale Rolle ein. Angehende Lehrkräfte sollten deshalb in der Lage sein, Experimente auf Schülerschwierigkeiten hin zu analysieren, um diese bei der Unterrichtsplanung zu berücksichtigen. In der vorliegenden Arbeit wird den Fragen nachgegangen, inwieweit es Lehramtsstudierenden des Fachs Physik gelingt, mögliche Schülerschwierigkeiten zu diagnostizieren, und welche Ursachen hohen bzw. geringen Diagnosequalitäten zu Grunde liegen können. In der ersten Teilstudie wurden zunächst Schülerschwierigkeiten bei einem Experimentierauftrag zum Hebelgesetz erhoben. Dazu wurden sechs Videos von Schülerexperimentierprozessen mit einer an die qualitative Inhaltsanalyse angelehnten Methodik ausgewertet. Die Kategorien dienten in der zweiten Teilstudie als Auswertungsgrundlage. In der zweiten Teilstudie wurden insgesamt 29 Interviews mit Studierenden durchgeführt. In der Studie konnte gezeigt werden, dass die Qualität der studentischen Diagnosen stark variiert. Exemplarisch konnte aufgezeigt werden, dass Defizite in den fachlichen Kompetenzen sowie eine fehlende Übernahme der Schülerperspektive zu weniger gelungenen Diagnosen führen können. Weitere Einflussfaktoren auf die Qualität der Diagnose waren die vertiefte Auseinandersetzung mit dem Experimentierauftrag, das Erkennen von eigenen Schwierigkeiten sowie Perspektiven darauf, was eine Schwierigkeit ausmacht.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Experimente zur optischen Interferenz aus dem 3D-Drucker

Experimente zur optischen Interferenz aus dem 3D-Drucker von Schürmann,  Patrick
In diesem Buch stellt Patrick Schürmann Experimente zur optischen Interferenz vor, welche sich Lehrkräfte mittels 3D-Drucker selbst herstellen können. Sie bilden eine deutlich kostengünstigere Alternative zu den Angeboten der etablierten Lehrmittelhersteller, was eine Herstellung in Klassensätzen erlaubt. So können erstmals umfangreiche Schülerexperimente in diesem Inhaltsfeld realisiert werden. In praktischen Untersuchungen zeigen die Instrumente Qualitätsstandards, die für den schulischen Einsatz vollkommen ausreichend sind. Als Ausblick werden konkrete Einsatzmöglichkeiten für den Unterricht vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-04-01
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Experimente zur optischen Interferenz aus dem 3D-Drucker

Experimente zur optischen Interferenz aus dem 3D-Drucker von Schürmann,  Patrick
In diesem Buch stellt Patrick Schürmann Experimente zur optischen Interferenz vor, welche sich Lehrkräfte mittels 3D-Drucker selbst herstellen können. Sie bilden eine deutlich kostengünstigere Alternative zu den Angeboten der etablierten Lehrmittelhersteller, was eine Herstellung in Klassensätzen erlaubt. So können erstmals umfangreiche Schülerexperimente in diesem Inhaltsfeld realisiert werden. In praktischen Untersuchungen zeigen die Instrumente Qualitätsstandards, die für den schulischen Einsatz vollkommen ausreichend sind. Als Ausblick werden konkrete Einsatzmöglichkeiten für den Unterricht vorgestellt.
Aktualisiert: 2023-04-04
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Didaktisch rekonstruierte Materialwissenschaft

Didaktisch rekonstruierte Materialwissenschaft von Donhauser,  Anna
Die Aufbereitung fachwissenschaftlicher Inhalte zu Lerngelegenheiten für Schülerinnen und Schüler bildet eine zentrale Aufgabe der Fachdidaktik. Diesen Weg von der komplexen Wissenschaft zum Lerninhalt unterstützt das Konzept der "didaktischen Rekonstruktion". Eine Modifikation verschiedener Elementarisierungs- und Rekonstruktionsmodelle bildet die Grundlage dieser Arbeit: der Aufbau eines Schülerlabors für den materialwissenschaftlichen Exzellenzcluster Engineering of Advanced Materials (EAM). Diese Exzellenzforschung entwickelt interdisziplinär Hochleistungsmaterialien und Methoden, um die funktionalen Eigenschaften dieser Materialien gezielt zu formen. Ergebnisse und Arbeitsweise des "EAM" sollen für Schulklassen im Lernort Schülerlabor zugänglich gemacht werden. Um die Schülerperspektive im Rekonstruktionsprozess berücksichtigen zu können, müssen vorab Interessen, motivationale Einstellungen und Lernschwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler ermittelt werden. Regenerative Energiesysteme bilden mit Photovoltaik, chemischen Energiespeichern und Windenergiekonversion den thematischen Rahmen der einzelnen Experimente. Die vorliegende Arbeit beschreibt den Rekonstruktionsprozess von der Materialwissenschaft zum Schülerlabor und stellt die einzelnen Experimentierstationen mit ihren curricularen Verbindungen, notwendigem Vorwissen und deren Bezug zu moderner Forschung vor.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren

Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren von Kechel,  Jan-Henrik
Um in Schülerexperimentierphasen die Lernenden individuell unterstützen zu können, sollten Physiklehrkräfte mögliche Schülerschwierigkeiten kennen und diese geeignet diagnostizieren können. In der vorliegenden Arbeit wird ein Modell vorgestellt, das im Rahmen der Lehreraus- und weiterbildung zur Sensibilisierung und Schulung von Lehrkräften für eben diese Aufgaben eingesetzt werden kann. Die Modellierung der Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren erfolgt in zwei Schritten: Zunächst wird ausgehend von Arbeiten aus verschiedenen Bereichen der Naturwissenschaftsdidaktiken und der Sonderpädagogik theoretisch-explorativ ein erster Modellansatz entwickelt. In einem zweiten Schritt wird dieser Ansatz hinsichtlich seiner Eignung zur praxisnahen Erfassung von Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren empirisch überprüft. Hierzu sind in Einzelfalluntersuchungen zehn Schülerinnen- und Schülerpaare bei der Bearbeitung einer Experimentieraufgabe zum Hooke'schen Gesetz videographiert und im Anschluss bezüglich ihrer Schwierigkeiten interviewt worden. Die Auswertung der Experimentiervideos sowie der Interviewtranskripte erfolgt mittels Methoden der qualitativen Inhaltsanalyse und ermöglicht einen sehr detailreichen Einblick in die typischen und speziellen Schülerschwierigkeiten beim eigenständigen Experimentieren zum Hooke'schen Gesetz.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Entwicklung und Evaluation einer Chemielehrerfortbildung zum Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung

Entwicklung und Evaluation einer Chemielehrerfortbildung zum Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung von Schmitt,  Anna Katharina
Die Förderung naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen stellt sowohl national als auch international ein wichtiges Bildungsziel des Chemieunterrichts dar, das in Deutschland in den Bildungsstandards verankert ist. Im Rahmen einer Interventionsstudie wurde eine Lehrerfortbildung entwickelt und evaluiert, in der die Kompetenzen der Chemielehrkräfte gefördert werden sollen, die letztendlich für die Förderung der Erkenntnisgewinnungskompetenzen der Lernenden im Chemieunterricht bedeutsam sind. Im Mittelpunkt der Fortbildung steht das Experimentieren gemäß dem naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg. Die Evaluation dieser eintägigen Lehrerfortbildung erfolgte auf den vier Ebenen (1) Zufriedenheit und Akzeptanz der Fortbildungsteilnehmerinnen und -teilnehmer, (2) Kognitive Veränderungen, (3) Wirkung auf das unterrichtspraktische Handeln und (4) Effekte auf die Schülerinnen und Schüler. In allen vier Bereichen konnten positive Ergebnisse erfasst werden, wodurch die Effektivität dieser Veranstaltung gezeigt und allgemein die Wirksamkeit und Bedeutsamkeit von Lehrerfortbildungen bestätigt werden konnte.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Schülerexperimente als Instrument der Leistungsbeurteilung

Schülerexperimente als Instrument der Leistungsbeurteilung von DiFuccia,  David S
Schülerexperimente – zwischen Zeitvertreib und Leistungsbeurteilung? Auf der Grundlage eines Aktionsforschungsprojekts zeigt der Autor, dass die Nutzung von Schülerexperimenten zur Leistungsbeurteilung im Chemieunterricht sowohl für Schüler als auch für Lehrer gewinnbringend sein kann. Viele neue Unterrichtsmethoden zielen darauf, bei den Schülern auch überfachliche und soziale Kompetenzen anzubahnen und weisen dem Schülerexperiment dabei eine wichtige Rolle zu. In diesem Bereich müssen daher ebenfalls die Leistungen der Schüler festgestellt werden, um als Basis sowohl für eine Lernberatung als auch für eine Bewertung durch die Lehrer zu dienen. Die Frage, wie dies den neuen Unterrichtsmethoden angemessen geschehen kann, bleibt aber häufig unbeantwortet. Das vorliegende Buch stellt leicht einsetzbare, flexible Möglichkeiten vor, mit deren Hilfe Schülerexperimente zur Leistungsbeurteilung genutzt werden können und berichtet von den Erfahrungen der Lehrer und den Wirkungen auf die Schüler.
Aktualisiert: 2019-12-30
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Auswirkungen auf den Fachwissenszuwachs und auf affektive Schülermerkmale durch Schüler- und Demonstrationsexperimente im Physikunterricht

Auswirkungen auf den Fachwissenszuwachs und auf affektive Schülermerkmale durch Schüler- und Demonstrationsexperimente im Physikunterricht von Winkelmann,  Jan
Der aktuelle Forschungsstand zum Einfluss von Experimenten auf den Lernzuwachs von Schülerinnen und Schülern im naturwissenschaftlichen Unterricht zeigt ein heterogenes Bild: Einige Studien betonen Vorzüge des selbstständigen Experimentierens durch die Schülerinnen und Schüler, andere erkennen Vorteile durch Demonstrationsexperimente. Gleichzeitig ist es schwierig, die zur Verfügung stehenden Ergebnisse miteinander zu vergleichen, da zum Teil sehr unterschiedliche Studiendesigns und nicht immer eine ausreichende Kontrolle von Variablen berichtet werden. Im Rahmen der vorliegenden Vergleichsstudie (n = 858) wurde der Einfluss unterschiedlicher Experimentiersituationen auf u. a. den Fachwissenszuwachs von Schülerinnen und Schülern untersucht. Die Forschungsfrage lautete, ob durch Schülerexperimente oder durch Demonstrationsexperimente ein besseres Verständnis der geometrischen Optik erzielt werden kann. Es konnte gezeigt werden, dass nicht die Experimentiersituation selbst, sondern die Wechselwirkung von unterrichtender Lehrkraft und der jeweiligen Experimentiersituation maßgeblich ist. Für das Lernen der Schülerinnen und Schüler ist es entscheidend, bei welcher Lehrkraft sie welche Experimentiersituation erleben.
Aktualisiert: 2023-04-17
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