Physik

Von links: Jasmin Andersen, Prof. Dr. Dietmar Block, Prof. Dr. Knut Neumann [Foto: Hendrik Jung]

Doktorandin:
Jasmin Andersen
andersen@physik.uni-kiel.de

Betreuer:
Prof. Dr. Dietmar Block
Institut für Experimentelle und
Angewandte Physik (IEAP)

Prof. Dr. Knut Neumann
Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und der Mathematik (IPN)

Laufzeit des Projekts: 2015-2018
Ergebnisse Frühjahr 2018 (PDF)


 “Entwicklung und Evaluation eines spezifischen Anfängerpraktikums für Lehramtsstudierende im Fach Physik”

Studierende des Lehramts Physik durchlaufen üblicherweise das gleiche physikalische Praktikum wie Studierende des Faches Physik. Dieses Praktikum soll jedoch auf eine Arbeit im Forschungslabor vorbereiten. In der Folge nehmen die Lehramtsstudierenden das Praktikum als wenig relevant für ihre zukünftige Lehrtätigkeit wahr.

Ziel des Projekts CAU-LiB Physik ist die Entwicklung eines adressatenspezifischen Praktikums, das die Interessen und Bedürfnisse von Lehramtsstudierenden aufgreift, einen Bezug zur Schulpraxis herstellt sowie fachliche und fachdidaktische Fragestellungen verknüpft. Dadurch soll die durch die Studierenden wahrgenommene Relevanz erhöht werden, um Lernmotivation und folglich Lernleistung zu steigern. Das neue Praktikum wird von einer Evaluation begleitet, um Erkenntnisse über die Wirkmechanismen und damit die optimale Gestaltung von adressatenspezifischen Lehrveranstaltungen im Allgemeinen und lehramtsspezifischen Praktika im Besonderen zu gewinnen.

 

Abb. 1: Auch mit einem Smartphone kann man physikalische Phänomene untersuchen. In einem Smartphone sind beispielsweise Beschleunigungsmesser verbaut. In Kombination mit einer Physik-App können damit Oszillationen untersucht werden. [Foto Jürgen Haacks, CAU]

 

Entwicklung

Studierende unterschiedlicher Studienrichtungen absolvieren oft die gleichen physikalischen Praktika. Die Anpassung des Praktikums an das Fach wird nicht selten nur durch Weglassen einzelner Versuchsteile vorgenommen. Das kann dazu führen, dass das Praktikum als wenig relevant für die Fachrichtung wahrgenommen wird. Aus diesem Grund hat die Entwicklung von adressatenspezifischen Physikpraktika in den letzten Jahren zugenommen (z.B. für Mediziner, Theyßen, 1999, oder für Physiker, Neumann, 2004).

Wie an vielen Hochschulen ist die fachwissenschaftliche Ausbildung der Lehramtsstudierenden im Fach Physik auch an der CAU klar von fachdidaktischen und pädagogischen Ausbildungsinhalten getrennt und eng an das 1-Fach-Studium Physik gekoppelt. Die Deutsche Physikalische Gesellschaft (DPG) kritisiert diese Trennung in ihrer Expertise zur Lehramtsausbildung und plädiert für eine Lehramtsausbildung sui generis. Dieser Kritik soll mit der Neuentwicklung des physikalischen Anfängerpraktikums für Lehramtsstudierende mit spezifischer Ausrichtung auf das Lehramt Physik begegnet werden.  Die Neuentwicklung fand in den Jahren 2015 bis 2016 statt. Im Sommersemester 2016 wurde das neu entwickelte Praktikum erstmalig durchgeführt.

In Struktur und Ablauf orientiert sich das neu entwickelte Anfängerpraktikum am klassischen physikalischen Grundpraktikum. In einem Zeitraum von 2 Semestern werden von den Studierenden insgesamt 24 Versuche aus den Themenbereichen Messtechnik, Mechanik, Elektrizitätslehre, Atomphysik, Optik und Wärmelehre in Zweiergruppen bearbeitet. Die Lehramtsstudierenden absolvieren das Anfängerpraktikum im 5. und 6. Semester (ab WS17/18 im 3. und 4. Semester).

 

Abb. 2: In einem speziell dafür konzipierten Versuch erlernen die Studierenden am Beispiel des Ladens und Entladens eines Kondensators den Umgang mit einem schultypischen Messwerterfassungssystem. [Foto: Jürgen Haacks, CAU]

 

 

Aufgrund der spezifischen Ausrichtung für Lehramtsstudierende unterscheidet sich das entwickelte Anfängerpraktikum in wesentlichen Punkten wie Kontexten, Versuchsinhalten und Versuchsmaterialien dahingegen deutlich von herkömmlichen Anfängerpraktika. In insgesamt 24 vollständig neu entwickelten Experimentierstationen werden schulrelevante Themen auf Hochschulniveau behandelt. Thematisch orientieren sich die Versuche an den Fachanforderungen. Die Versuche behandeln unter anderem auch Analogien (z.B. Strom- und Wasserkreislauf) und typische Fehlvorstellungen (z.B. Unterschied Temperatur und Wärme). Die Versuchsbeschreibungen situieren die Versuche in unterrichtspraktische Kontexte und fordern die Studierenden auf, Fachanforderungen sowie didaktische Aspekte und Ideen zur schulpraktischen Umsetzung der Planung, Durchführung und Auswertung der Versuche zu reflektieren. Bei der Entwicklung wurden außerdem das spezifische Vorwissen und die Lernvoraussetzungen der Lehramtsstudierenden berücksichtigt. Neben dem vertieften Wissen über die physikalischen Grundlagen sollen die Studierenden auch tiefergehendes Wissen und Fähigkeiten im Bereich der Nutzung entsprechender Messtechnik erwerben. In speziell dafür konzipierten Versuchen erlernen die Studierenden die Nutzung von schulrelevanter Messtechnik und Software (Abb. 2). Durch die ausschließliche Verwendung schultypischer Materialien sind alle Praktikumsversuche grundsätzlich auch an Schulen durchführbar. Die Lehramtsstudierenden werden zudem gezielt in der Anwendung von modernen Messtechniken (z.B. Smartphone (Abb. 1), Wärmebildkamera, Videoanalyse, Spektralanalyse) geschult, die zunehmend Einzug in den Schulunterricht finden.  Das lehramtsspezifische Anfängerpraktikum soll damit eine solide Grundlage für das lehramtsspezifische Fortgeschrittenenpraktikum, das Referendariat und die spätere Schulpraxis schaffen.

Evaluation

Die Neugestaltung des Anfängerpraktikums basiert auf der Annahme, dass eine adressatenspezifische Ausrichtung, die die spezifischen Anforderungen und Interessen der Lerngruppe aufgreift, die wahrgenommene Relevanz der Lerngelegenheit erhöht (vgl. Nagel & Wolny, 2013). Diese erhöhte wahrgenommene Relevanz soll wiederum zu einem erhöhten situationalen Interesse und damit zu einer stärkeren Lernmotivation (Ryan & Deci, 1985), und einem gesteigerten Lernzuwachs führen (Krapp & Prenzel, 1992).

Zur Überprüfung dieser Annahmen wird das neu entwickelte, lehramtsspezifische Anfängerpraktikum durch eine Evaluation begleitet. Ziel der Evaluation des Praktikums ist es, empirische Belege für die angenommenen Wirkmechanismen zu finden und Erkenntnisse für eine optimale Gestaltung von lehramtsspezifischen Praktika im Besonderen und adressatenspezifischen Lehrveranstaltungen im Allgemeinen zu gewinnen. In einer systematischen Studie werden daher das Fachwissen, die Selbstwirksamkeitserwartung (Rabe et al., 2012) sowie das Interesse an Physik (Keller, 2011) von Vergleichsgruppen vor und nach dem Praktikum erfasst. Versuchsbegleitend werden situationales Interesse (Lewalter & Geyer, 2009) und wahrgenommene Relevanz (Schiefele & Moschner, 1997) erhoben.

 

Literaturangaben

Keller, M. (2011). Teacher enthusiasm in physics instruction (Doctoral dissertation, Universität Duisburg-Essen, Fakultät für Physik» Didaktik der Physik).

Krapp, A., & Prenzel, M. (1992). Interesse, Lernen, Leistung. Neuere Ansätze der pädagogisch psychologischen Interessenforschung. Münster.

Lewalter, D. & Geyer, C. (2009). Motivationale Aspekte von schulischen Besuchen in naturwissenschaftlich-technischen Museen. Zeitschrift für Erziehungswissenschaft, 12(1), 28-44.

Ministerium für Schule und Berufsbildung Schleswig-Holstein. Fachanforderungen Physik. Anhörungsfassung, Stand: 07.2016

Nagel, C., & Wolny, B. (2013). Ein adressatenspezifisches Physikpraktikum für Ernährungswissenschaften-Didaktische Rekonstruktion und Evaluation.

Neumann, K. (2004). Didaktische Rekonstruktion eines physikalischen Praktikums für Physiker. Logos-Verlag.

Rabe, T., Meinhardt, C., & Krey, O. (2012): Entwicklung eines Instruments zur Erhebung von Selbstwirksamkeits-erwartungen in physikdidaktischen Handlungsfeldern. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften (18).

Ryan, R. M., & Deci, E. L. (2000). Self-determination theory and the facilitation of intrinsic motivation, social development, and well-being. American psychologist, 55(1), 68.

Theyßen, H. (1999). Ein Physikpraktikum für Studierende der Medizin: Darstellung der Entwicklung und Evaluation eines adressatenspezifischen Praktikums nach dem Modell der didaktischen Rekonstruktion. Logos-Verlag.

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