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Physikunterricht in der Grundschule

Wir haben uns im Rahmen des Physiklernens im Sachunterricht der Grundschule folgende Fragen gestellt:

  1. In welchem Umfang werden physikalische Themen im Sachunterricht in Baden-Württemberg tatsächlich unterrichtet und welchen Einfluss hat dieser Unterricht auf den Wissenserwerb der Schülerinnen und Schüler? Physikalischer Sachunterricht (Projekt im Rahmen des Graduiertenkolleg ExMNU ). Diese Frage wurde mit einer deskriptiven Datenerhebung  und mittels eines Mehrebenendesigns untersucht.
  2. Wie groß ist zum einen beim Physiklernen in der Primarstufe, z.B. dem Phänomen der optischen Abbildung mit einer Lochkamera, der Einfluss des Umgangs mit einem realen Medium, z.B. einer Lochkamera, im Vergleich zum Medium Bildtext, auf den deklarativen Wissenserwerb der Schülerinnen und Schüler?
  3. Wie groß ist zweitens der Einfluss von induzierten Selbsterklärungen als Methode der kognitiven Aktivierung, welche den deklarativen Wissenserwerb entscheidend moderiert, auf denselben? In früheren Arbeiten konnte wir zeigen, dass die induzierte Selbsterklärung an

Die letzten beiden Fragen wurden mit einer experimentellen Laborstudie untersucht. Im Rahmen des Projektes haben wir einen computerbasierten Bildtext für die Primarstufe zur Phänomenologie der optischen Abbildung mit der Lochkamera weiterentwickelt (s. Untersuchungen zum Einfluss von Text-, Bildgestaltung und instruktionaler Aufforderung zum Sprechen beim Multimedialernen ). Weitere Informationen finden Sie hier.

Priming und Physiklernen

Priming ist eine kognitionspsychologische Methode, mit der Gedächtnisinhalte aktiviert werden können. Unter Umständen könnten damit auch Lernprozesse bei komplexen Inhalten beeinflusst werden. Beim Priming wird vor dem Verarbeitungsprozess ein sogenannter Prime dargeboten, z.B. ein Bild, der auf den Verarbeitungsprozess abgestimmt sein sollte. In der Psychologie sind die Studien zum Priming im Augenblick stark umstritten, da Effekte nicht repliziert werden können.

Wir stellen uns trotzdem die physikdidaktische Frage, ob Priming das Physiklernen beeinflussen kann? Im Rahmen des Projektes haben wir einen computerbasierten Bildtext zum Dritten Newtonschen Axiom entwickelt und uns hierbei weiter mit Bild- und Textgestaltung beim Physiklernen und Fragen der Mikrodidaktik des Erklärens beschäftigt. Weitere Informationen finden Sie hier.

Physiklernen mit dem Internet und Hausaufgaben im Physikunterricht

Das Internet spielt im Leben von Schülerinnen und Schülern eine nicht mehr wegzudenkende Rolle. Auch in der Schule und auch beim Lernen. Wir stellen uns als Physikdidaktiker die Frage, ob auch das Physiklernen vom Medium Internet beeinflusst wird. Im Rahmen des Promotionskollegs  Effektive Lehr-Lernarrangements in Kooperation mit der Universität Tübingen und dem  IWM. haben wir uns mit den drei folgenden Fragen beschäftigt:

  1. In welchem Umfang werden im Physikunterricht Hausaufgaben gestellt? Nutzen die Schülerinnen und Schüler für die Hausaufgabenbearbeitung das Internet? Zu beiden Teilfragen liegen noch keine Erkenntnisse vor. Weitere Informationen finden Sie hier. 
  2. Kann die Hausaufgabenbearbeitung durch Internetquellen unterstützt werden und führt dies zu einem höheren Wissenszuwachs? Weitere Informationen finden Sie hier.
  3. Erkennen Schülerinnen und Schüler Widersprüche in physikbezogenen Informationen, die im Internet angeboten werden? Problem der konfligierenden Evidenz beim Physiklernen. Weitere Informationen finden Sie hier.
  4. Wie werden Physik-Online-Foren von welchen Schülerinnen und Schülern genutzt? Weitere Informationen finden Sie hier.

Untersuchung des Einflusses unterschiedlicher fachlich-physikalischer Konzepte auf den Wissenserwerb in der einfachen Thermodynamik (DFG-Projekt)

In den letzten 10 Jahren findet in der Physikdidaktik eine Hinwendung von einer stofflich orientierten curricularen Entwicklungsarbeit zu einer empirisch ausgerichteten Lehr-Lern-Forschung statt, die Faktoren des Lerngeschehens identifiziert und taxiert. In den aktuellen Untersuchungen spielt die Sachstruktur als variables Element eine untergeordnete Rolle, ohne ... weitere Informationen finden Sie hier.

Untersuchungen zum Einfluss von Text-, Bildgestaltung und instruktionaler Aufforderung zum Sprechen beim Multimedialernen

Mit einem Lernprogramm zur optischen Abbildung - Lochkamera und Linse - für den Physikunterricht der Sekundarstufe I, das nach lernwirksamen Multimediaprinzipien gestaltet ist, wird der Einfluss von Text- und Bildmerkmalen unter verschiedenen instruktionalen Bedingungen mit ‚lautem Sprechen’ in Laborstudien Bedingungen untersucht.

Die Arbeiten verfolgen zwei Ziele:

  1. Optimierung der Gestaltung und der Methodik zum schulischen Einsatz eines computergestützen multimedialen Lernmediums. Hieraus sollen empirisch basierte Hypothesen für 'Regeln' gewonnen werden, die das Lernen in den Naturwissenschaften fördern.
  2. Die Arbeiten können empirische Indizien zur Bestätigung des Ansatzes liefern, der die sprachliche Komponente beim Physiklernen in Anlehnung an Erfahrungen und Berichte aus der schulischen Praxis (Wagenschein, Leisen) betont.

Damit sollen die theoretischen Arbeiten zum Physiklernen als Sprachlernen ergänzt werden. Die Untersuchungen orientieren sich unter dem Blickwinkel der kognitionspsychologischen Textverstehens- und Multimediaforschung an den folgenden Leitlinien:

  1. Multimediaeffekt beim Physiklernen komplexer und umfangreicher Themen
  2. Einflüsse der lokalen Textkohärenz/Textkohäsion auf den Wissenserwerb mit Texten und Bildern
  3. Einfluss der Aufforderung zum lauten Sprechen beim Multimedialernen mit lokal und global hochkohärenten Texten
  4. Wirkung von Animationen auf den Wissenserwerb beim Multimedialernen mit kohärenten Texten (Mit Kristina Slancik, Universität Potsdam)
  5. Einfluss der Verarbeitungstiefe auf den Wissenserwerb beim Multimedialernen mit kohärenten Texten (Mit Kristina Slancik, Universität Potsdam)

Ergebnisse: Es wurde ein ‚set’ von Kriterien entwickelt, mit dem sich Texte und Bilder gestalten lassen, die Schülerinnen und Schüler als verständlich oder hilfreich beim Verstehen einschätzen (Starauschek im Druck). Bei dem verwendeten Lernmaterialien zeigt sich ein Multimediaeffekt (Starauschek 2006b). Die lokale Textkohäsion hat einen Einfluss auf den Wissenserwerb: Beim Lesen oder Hören von Texten unterstützt ein Text mit hoher lokaler substantivischer Textkohäsion den Wissenserwerb. Wird Wissen durch lautes Sprechen erworben, so sind Texte mit einem niedrigem Grad der lokalen substantivischen Textkohäsion von Vorteil (Starauschek 2006). Lautes Sprechen in Form der Selbsterklärung fördert die Transferleistung auch beim Erwerb von deklarativem Wissen im Vergleich zum einfachen Lesen oder Hören eines Textes (Starauschek 2006a).

Der Backwash-Effekt des online-basierten Evaluationsinstruments Stellwerk auf Klassenarbeiten im Physikunterricht

Empirische Untersuchungen belegen die Subjektivität der Leistungsbeurteilung durch Noten. Im Einklang mit diesem Befund misstrauen Hochschulen und Betriebe den schulischen Leistungsbeurteilungen. In der Deutschschweiz hat sich als eine mögliche Folge ein online-basiertes adaptives Evaluationsinstrument mit dem Namen Stellwerk etabliert, das Betrieben eine aussagekräftige Leistungsbeurteilung des physikalischen Wissens potenzieller Bewerber erlauben soll. Unabhängig .... weitere Informationen finden Sie hier.

Evaluation des Karlsruher Physikkurses (KPK) 1996-2001

Der Karlsruher Physikkurs verwendet eine andere Sachstruktur als die so genannte traditionelle Physik. Aus der Evaluation des Karlsruher Kurses haben sich empirisch gesicherte Hinweise auf eine wissenschaftlich noch wenig verstandene Funktion der Sprache beim Physiklernen ergeben. Unterrichtspraktiker weisen in diesem Sinne immer wieder auf die Bedeutung der Sprache beim Physiklernen hin. Die Hypothese lautet: Ein Teil der Schwierigkeiten beim ‚Verstehen’ von Physik scheint auf Missverständnisse auf der sprachlichen Ebene und auf eine mangelnde Praxis des ‚Physik Sprechens’ auf Seiten der Lernenden zurückzuführen zu sein.Hieraus entwickelten sich die Fragestellungen, die in die Untersuchungen zum Einfluss von Text-, Bildgestaltung und instruktionaler Aufforderung zum Sprechen beim Multimedialernen (s. oben) umgesetzt wurden.

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