Forschung

Fehlerkultur im Unterricht

Eine Fehlerkultur bezeichnet nach Schüttelkopf die Art und Weise, wie Menschen einer Gemeinschaft mit Fehlern umgehen. Dies umfasst eine Übereinkunft darüber, was als Fehler identifiziert wird, welche Instrumentarien für den Umgang mit ihnen vorhanden sind und welche Kompetenzen es von den Individuen der Gemeinschaft erfordert, diese Instrumente umzusetzen. Also: Fehler zu erkennen, zu bewerten und mit ihnen umzugehen.

Speziell im Physikunterricht treffen die Lernenden auf eine Fachdisziplin, die üblicherweise deutlich klarer abgrenzt zwischen zutreffenden und nicht zutreffenden Aussagen als dies beispielsweise in gesellschaftswissenschaftlichen Fächern der Fall ist. Gleichzeitig ist aus der fachdidaktischen Forschung zu Schülervorstellungen bekannt, dass die intuitiven und alltagsbezogenen vorunterrichtlichen Konzepte von Lernenden häufig den naturwissenschaftlichen Beschreibungen entgegenstehen.

Der Forschungsschwerpunkt beleuchtet daher drei Perspektiven bezüglich der Fehlerkultur im Physikunterricht: Die im Physikunterricht realisierte Fehlerkultur als Aushandlungsprozess zwischen Lernenden, Lehrkräften und der Fachdisziplin Physik.  Ein spezielles Augenmerk liegt dabei auch auf dem Umgang mit quantitativen Messungen und Messunsicherheiten.

Umgang mit Heterogenität

Das ist mein Weg, welches ist dein Weg? DEN Weg gibt es nicht.“ Friedrich Nietzche

Jeder Lernende hat seine individuellen Interessen und Fähigkeiten. Der Umgang mit heterogenen Lernbedürfnissen gestaltet sich als eine der größten Herausforderungen für (angehende) Lehrkräfte.

MitarbeiterInnen des Instituts für Didaktik der Physik entwickeln Materialien und Fortbildungsformate für die Lehre an Schulen und Universität. Dabei werden verschiedene Facetten der Heterogenität betrachtet:

  • Gemeinsamer Unterricht und Inklusion
  • Diagnose Individuelle Förderung
  • Sprachsensibler Fachunterricht

Real:Digital 

Reale Experimente als traditionelles Medium im Physikunterricht ermöglichen Lernenden unmittelbare Erfahrungen mit physikalischen Inhalten und Methoden. Digitale Medien als innovative Elemente des Physikunterrichts gewinnen im Prozess der fortschreitenden Digitalisierung zunehmend an Bedeutung. Das Forschungsprojekt „Real:Digital - die Integration zweier Welten“ untersucht die integrative Nutzung dieser Medien sowie deren Konzeption auf Grundlage multipler Repräsentationen.

  • Welche Einstellungen besitzen Lernende und Lehrende gegenüber Experimenten und digitalen Medien?
  • Welche Gelingensbedingungen gelten für die sinnstiftende Nutzung von Experimenten und digitalen Medien im Physikunterricht? 

Diese und weitere Fragen werden im Projekt „Real:Digital“ diskutiert. Zudem wird die Entwicklung spezifischer Unterrichts- und Lehrkonzepte angestrebt, die es Lernenden ermöglichen von den jeweiligen Vorzügen realer Experimente und digitaler Medien zu profitieren.

Neue Technologien

Neue Technologien beeinflussen die Lebens- und Berufswelt nachhaltig. Daher müssen unsere Schülerinnen und Schüler hierfür im Physikunterricht bestmöglich vorbereitet werden. Das Institut für Didaktik der Physik entwickelt und beforscht zu diesem Zweck Lehrkonzepte und -materialien in den Bereichen digitales Lernen, computergestütztes Experimentieren mit Microcontrollern sowie Einsatz von 3D-Druck und 3D-Scan im Unterricht. Lehrkräfte können diese Technologien sinnvoll und kostengünstig in ihren Unterricht einbringen, um einen modernen, ansprechenden und kompetenzorientierten Physikunterricht zu realisieren. Zu unseren Entwicklungen gehören z.B. haptischen Modelle zur Atom- und Quantenphysik sowie vielfältiges Low-Cost-Experimentiermaterial wie Luftkissenscheiben für Kinematik-Experimente oder Experimentiermaterial zur optischen Interferenz aus dem 3D-Drucker für den schulischen und universitären Einsatz. Im Bereich computergestütztes Experimentieren mit Microcontrollern entwickeln und erforschen wir Konzepte, Materialien und Experimente für den Einsatz von Arduino in der Schule als günstige und transparente Art, Messwerte verschiedenster Sensoren erfassen und weiterverarbeiten.

Modelle und Visualisierungen

Im Physikunterricht werden Modelle verwendet, um den Lernenden einen besseren Zugang zu wissenschaftlichen Konzepten zu bieten. Visualisierungen dieser Modelle ergeben sich aus einem komplexen Zusammenspiel aus Reduktion und Fokussierung auf wesentliche Elemente. Modelle und deren Visualisierungen bilden auf allen Komplexitätsstufen einen wesentlichen Grundpfeiler beim Lehren und Lernen von Physik.