Die U.EDU-Forschungsprojekte MAL-i und Hypermind 2 befassen sich unter anderem mit der Untersuchung von Fehlvorstellungen bei Schüler*innen bezüglich der Interpretation von Diagrammen im mathematischen und physikalischen Kontext.

Um diese Fehlvorstellungen diagnostizieren zu können, soll eine Lernstandserhebung mittels eines papierbasierten Tests bei Schüler*innen der Jahrgangsstufe 11 durchgeführt werden.

Zur Durchführung dieses Tests wird die Unterstützung der Netzwerkschulen erbeten.

Der Ablauf: Den teilnehmenden Schulen wird der Test postalisch zugesendet, welcher in einer Unterrichtsstunde von den Schüler*innen der 11. Jahrgangsstufe unter Aufsicht einer Lehrkraft absolviert wird. Die Angaben der Schüler*innen werden dabei vollständig anonymisiert erhoben (Klarnamen werden nicht angegeben). Die ausgefüllten Tests können anschließend an die Universität zurückgesendet werden oder aber von einem wissenschaftlichen Mitarbeiter der Universität abgeholt werden.

Nach erfolgter Auswertung werden die Ergebnisse des Tests an die beteiligten Schulen differenziert nach Kursen rückgemeldet. Die entsprechenden Lehrkräfte erhalten dadurch eine Einschätzung des Leistungsstandes ihrer Schüler*innen sowie der vorherrschenden Fehlvorstellungen.

Beschreibung

Umfrageergebnisse aus dem Jahr 2014 zeigen, dass mittlerweile gut ein Drittel der Jugendlichen in Deutschland einen Tablet-PC und mehr als 80 % ein Smartphone nutzen, sodass diese Geräte mehr und mehr zum alltäglichen Werkzeug speziell der jungen Generation gehören. Auch in Schulen hält der Tablet-PC zunehmend Einzug, wobei dabei die Nutzung der Geräte bisher primär als Notebook-Ersatz erfolgt (z.B. als Cognitive Tool, zu Recherchezwecken, mit Anwendungssoftware). Neben den allseits bekannten negativen Auswirkungen dieser Geräte wird auch international diskutiert, dass deren technischen Entwicklung und deren alltägliche Nutzung durch die Schülerinnen und Schüler speziell auch den Unterricht durchaus bereichern können (West & Vosloo, 2013). Bisher häufig außer Acht gelassen werden allerdings Möglichkeiten, Smartphone und Tablet-PC als Experimentiermittel im naturwissenschaftlichen Unterricht zu verwenden. Auf solche Möglichkeiten zielt dieses vorliegende Projekt ab.

Die Einsatzmöglichkeiten dieser Geräte als Experimentiermittel im Physikunterricht sind im Wesentlichen darauf zurückzuführen, dass sie mit vielen internen Sensoren ausgestattet sind. So sind darin zum Beispiel Mikrofon und Kamera, Beschleunigungs-, Magnetfeldstärke- und Beleuchtungsstärkesensor, Gyroskop, GPS-Empfänger und teils sogar Temperatur-, Druck- und Luftfeuchtesensor zu finden. Die mit den Sensoren erfassten Daten lassen sich über zusätzliche Programme, sogenannte Apps, auslesen, sodass sowohl qualitative als auch quantitative Experimente mit den Geräten möglich sind. Solche Geräte stellen somit kleine, transportable Messgeräte dar, die unübersichtliche Versuchsapparaturen ersetzen können und den Lernenden aus ihrem Alltag gut bekannt sind, wodurch eine hohe Vertrautheit mit ihrer Bedienung erwartet wird. Neben der Kontextorientierung ist also die starke Verbreitung wie auch die einfache Handhabung von Smartphones und Tablets ein wichtiger Aspekt: durch die intuitive Bedienbarkeit der Apps sind Smartphone- sowie Tablet-Experimente einfach durchzuführen und auszuwerten, wodurch eine stärkere Fokussierung auf die physikalischen Inhalte möglich ist.

Vereinbarte Detailziele bzw. zu erwartende Ergebnisse

In diesem Projekt werden auf den Lehrplan ausgerichtete Experimente mit Smartphone und Tablet-PC zu verschiedenen Themenbereichen des Physikunterrichts der Sek. 2 (Mechanik, Akustik, Radioaktivität) erprobt und mit einem quasiexperimentellen Kontroll-Versuchsgruppen-Design empirisch untersucht, ob Motivations- und Lernerfolg von Lernenden beim Experimentieren mit Smartphones größer ist als bei herkömmlichen Experimenten.

Weitere Informationen

Beschreibung

Der kognitive und motivationale Lernerfolg von Schüler*innen durch den Einsatz der Videoanalyse mit dem Tablet-PC wir in einem Interventions-Kontrollgruppendesign mit Prä- und Posttest empirisch untersucht.

In den Oberstufenkursen Physik (MSS 11) werden Materialien, welche an der RPTU (RPTU) entwickelt wurden, im Unterricht eingesetzt. Das benötigte Material stellt die RPTU zur Verfügung. Der kognitive und motivationale Lernerfolg wird dabei durch anonym ausgefüllte Fragebögen gemessen. Der Zeitrahmen beträgt pro Unterrichtssequenz (inkl. Tests) in etwa 10 Unterrichtsstunden.

Vereinbarte Detailziele bzw. zu erwartende Ergebnisse

• Einsatz der entwickelten Unterrichtsmaterialien in den jeweiligen Kursen
• Anonymes Ausfüllen der Fragebögen durch die Schüler*innen
• Zu erwartendes Ergebnis: Messung des kognitiven und motivationalen Lernerfolgs durch den Einsatz der Videoanalyse mit Tablet-PCs

Zielgruppe

Oberstufenkurse Physik (MSS 11)

Zeitlicher Rahmen

Pilotstudie: September – Oktober/November 2016

Hauptstudie: August – Oktober/November 2017

Koordination

AG Didaktik der Physik (Prof. Dr. Jochen Kuhn, StR Sebastian Becker)

Veldenz Gymnasium Lauterecken (LiB Christoph Welter-Kohlhoff, Herr StD Huck, Herr OStD Weber)

Beschreibung

Die Schüler*innen führen Experimente durch, um Gesetzmäßigkeiten im Bereich der Kernphysik zu finden.

Die Schüler*innen nutzen Tablets, um die Aktivitäten radioaktiver Präparate zu messen. Sie variieren bei ihren Messungen den Abstand zum Präparat bzw. die Dicke eines zur Verfügung gestellten Absorbermaterials. Die Daten werden von den Schüler*innen als Graphen aufgetragen, verschiedene Trend-/Regressionstypen ausprobiert und aufgrund des Vergleichs der verschiedenen Typen entscheiden sich die Schüler*innen für eine mathematische Beschreibung der zugrundeliegenden Gesetzmäßigkeit. Ein Vergleich der gefundenen mit den theoretischen Formeln findet dann noch abschließend statt.

Vereinbarte Detailziele bzw. zu erwartende Ergebnisse

• Abhängigkeit der gemessenen Aktivität vom Abstand zu einem radioaktiven Strahler
• Anhängigkeit der gemessenen Aktivität eines radioaktiven Strahlers von der Dicke eines Abschirmungsmaterials

Zielgruppe

Physik Leistungskurs 13

Zeitlicher Rahmen

Ca. 3,5 Stunden

Koordination

Fachbereich Didaktik der Physik (Prof. Dr. Kuhn); Bender (IGS Thaleischweiler-Fröschen)

Beschreibung

Bei diesem Projekt der Physik und Technik-AG beschäftigten sich die Schüler*innen mit der Physik der Erdatmosphäre und der Funktionsweise eines Wetterballons. Die Transportbox für die Messgeräte und die Funkantenne sowie der dazu gehörige Fallschirm wurden entworfen und gebaut. Begleitet wurde das Projekt durch ein Projekttagebuch auf der Homepage der Schule, Berichten in der Jahreschronik und den Elterninformationsheften sowie der regionalen Presse. Die Ergebnisse der Auswertung der von den Messgeräten gesammelten Daten stellte die AG allen Interessierten im Rahmen eines Vortrags-Abends im November 2016 vor.

Mehr Infos

Vereinbarte Detailziele bzw. zu erwartende Ergebnisse 

Auswertung der Datensätze und Vergleich von Sensoren der Funk- und Smartphonetechnik. Die Schule koordinierte den Start und kümmerte sich um alle Genehmigungen und Versicherungen. Die Smartphonetechnik wurde von der AG Didaktik der Physik der RPTU zur Verfügung gestellt.

Zielgruppe

Schüler*innen ab der 9. Klasse

Koordination

Physik-Technik-AG (Frau Schumann, Frau Bell); Studierende am Fachbereich Physik der RPTU; Hohenstaufen-Gymnasium Kaiserslautern

Weitere Beteiligte

• Fachbereichen Physische Geographie und Didaktik der RPTU
• Amateurfunkforschungsgruppe der RPTU und der Hochschule KL
• Fachbereich Physikdidaktik der RPTU
• Chemikalienlager der RPTU
• Deutscher Wetterdienstes
• Landesbetrieb Mobilität Rheinland-Pfalz
• Deutsche Flugsicherung