Entwicklung und Evaluation von Lehr-Lernmaterial mit digitalen Erweiterungen
Für die Planung und Umsetzung eines experiment- und aufgabenorientierten Physikunterrichts ist es für die Lehrkraft unerlässlich, unkompliziert auf die jeweilige Unterrichtssituation abgestimmte Arbeitsaufträge, Experimentieranleitungen und Erklärungen zu erstellen.
Um qualitativ hochwertige und für den Unterricht gut einsetzbare digitale Medien wie Experimentiervideos für den Unterricht tatsächlich einsetzbar zu machen, ist es daher eine wesentliche Voraussetzung auch begleitendes Lernmaterial bereitzustellen, bzw. Möglichkeiten zu schaffen, solches Lernmaterial leicht zu erstellen, auszutauschen und zu bearbeiten. Am IDP wird hierzu in Kooperation mit Programmierern und Designern und gefördert von der Heraeus-Stiftung der Workbook-Editor Wunderbooks realisiert und evaluiert.
Lehren und Lernen mit Visualisierungen und multiplen Repräsentationen
Theorien des Lernens mit multiplen Repräsentationen nach Mayer, Sweller u.a. wurden zunächst primär auf das Lernen mit Texten und (statischen) Visualisierungen bezogen. Der für die Physik und auch Naturwissenschaften allgemein wichtige Bereich experimenteller Handlungen wird hierdurch nicht genügend berücksichtigt. Bei zeitgemäßer Betrachtung erweitert sich zudem das Spektrum der Ausgestaltung von Lehr-Lernumgebungen durch vielfältige technologische Möglichkeiten wie dem 3D-Drucker, Smartphones, sowie Virtual-, Augmented- und Mixed-Reality. Dementsprechend ist auch eine Erweiterung der theoretischen Grundlage von großer Bedeutung, und entsprechende Absicherung durch empirische Daten, was in verschiedenen Projekten am IDP umgesetzt wird.
3D-Druck und Microcontroller
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. Informationen dazu finden Sie unter https://www.uni-muenster.de/Physik.DP/3d-druck/ sowie https://physikkommunizieren.de/3d-druck/.
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, wie bspw. Solarzellen erfassen und weiterverarbeiten. Informationen finden Sie unter https://physikkommunizieren.de/arduino/.
Lehren und Lernen von moderner Physik
Themen der Sek II wie die Quantenphysik, Gravitation und viele weitere Themen lassen sich unter Einbezug moderner Technologien multiperspektivisch aufarbeiten und zugänglich machen. Hierbei spielen Visualisierungen, und haptische Modelle der theoretischen Grundlagen, ebenso wie Low-Cost Experimente mit Hilfe des 3D-Drucks eine besondere Rolle. Ziel ist dabei stets die Erhöhung der Zugänglichkeit von Modellen und Experimenten für die Schule.
Im Netzwerk QuBIT EDU sind die fachdidaktischen Forschungsgruppen vernetzt, die curriculare Entwicklungsarbeit und entsprechende empirische Forschungsprojekte insbesondere auf dem Gebiet moderner Quantenphysik realisieren.
Phänomenorientierte Zugänge zur Physik
Physikalische Erkenntnis macht Altbekanntes zu einer neuen Realität, indem sie es aus einer neuen, der physikalischen Perspektive vor Augen führt. Die Physik zeigt uns nicht nur das, was wir noch nicht kennen, sondern auch das, was wir kennen, wie wir es nicht kennen. So lassen sich auch dem Alltäglichen faszinierende physikalische Aspekte abgewinnen. Auf diese Weise kann man Schülerinnen und Schüler zu einer Auseinandersetzung mit der Physik auch außerhalb des Unterrichts motivieren und zu einer dauerhaften Verankerung des Gelernten beitragen.
Umgang mit Heterogenität
"Das ist mein Weg, welches ist dein Weg? DEN Weg gibt es nicht.“
- Friedrich Nietzsche
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
Interesse im PhysikunterrichtProjekte
- AufGZeichnet (seit )
Eigenmittelprojekt - Creative Days
https://www.uni-muenster.de/CreativeDays/ (seit )
Eigenmittelprojekt - MExLab Physik – Münsters Experimentierlabor Physik ( – )
Gefördertes Einzelprojekt: Sonstige Mittelgeber - Durchführung vertiefter Berufs- und Studienorientierungsmaßnahmen im MINT-Bereich in zdi-Netzwerken (zdi-BSO-Mint Programm) ( – )
Gefördertes Einzelprojekt: matrix GmbH & Co. KG - BIOR3D – Low-Cost-Bioreaktoren aus dem 3D-Drucker - Kriteriengeleitete Entwicklung und Verfahrensanalyse zur Integration von Biotechnologie, Microcontrollern und 3D-Druck im Lehramtsstudium ( – )
Gefördertes Einzelprojekt: Joachim Herz Stiftung - Lehr-Lern-Labore, Lernwerkstätten und Learning-Center: Teilprojekt 2 in der Qualitätsoffensive Lehrerbildung an der WWU ( – )
Beteiligung in einem BMBF-Verbund: BMBF - Qualitätsoffensive Lehrerbildung | Förderkennzeichen: 01JA1921 - Videobasierte Lehrmodule als Mittel der Theorie-Praxis-Integration: Teilprojekt 3 in der Qualitätsoffensive Lehrerbildung an der WWU ( – )
Beteiligung in einem BMBF-Verbund: BMBF - Qualitätsoffensive Lehrerbildung | Förderkennzeichen: 01JA1921 - DPG-Lehrerfortbildung: Bau eines Michelsen-Interferometers ()
Wissenschaftliche Veranstaltung: Joachim Herz Stiftung - sfs – smart for science – Gelingensbedingungen zum Einsatz schülereigener Smartphones (BYOD) im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht ( – )
Gefördertes Einzelprojekt: Joachim Herz Stiftung, Bundesministerium für Bildung und Forschung | Förderkennzeichen: 01JD1827 - MiReQu – Verbundprojekt: Mixed Reality Lernumgebungen zur Förderung fachlicher Kompetenzentwicklung in den Quantentechnologien - MiReQu, Teilvorhaben: Implementierung und Untersuchung der Lehr-/Lernumgebung ( – )
Beteiligung in einem BMBF-Verbund: Bundesministerium für Bildung und Forschung | Förderkennzeichen: 16DHB3028 - Make it physics - Microcontroller und 3D-Druck im Physikunterricht (DPG-Lehrerfortbildung) ()
Gefördertes Einzelprojekt: Deutsche Physikalische Gesellschaft e.V. | Förderkennzeichen: 2021-007 - PhyDI – Physiklernen im Fernunterricht ( – )
Gefördertes Einzelprojekt: DFG - Sachbeihilfe/Einzelförderung | Förderkennzeichen: LA 4564/1-1 - Physikunterricht orientiert an Basiskonzepten - Kumulativer Kompetenzaufbau am Beispiel des Energiekonzepts ( – )
Gefördertes Einzelprojekt: Leibniz-Institut für die Pädagogik der Naturwissenschaften und Mathematik - Lehr-Lern-Labore, Lernwerkstätten und Learning-Center: Teilprojekt 2 in der Qualitätsoffensive Lehrerbildung an der WWU ( – )
Beteiligung in einem BMBF-Verbund: BMBF - Qualitätsoffensive Lehrerbildung | Förderkennzeichen: 01JA1621 - Videobasierte Lehrmodule als Mittel der Theorie-Praxis Integration: Teilprojekt 3 in der Qualitätsoffensive Lehrerbildung an der WWU ( – )
Beteiligung in einem BMBF-Verbund: BMBF - Qualitätsoffensive Lehrerbildung | Förderkennzeichen: 01JA1621 - LightLab-Box Holografie ()
Gefördertes Einzelprojekt: Wilhelm und Else Heraeus Stiftung - MINT-BO 2015 – Vertiefte Berufsorientierung im MINT-Bereich in zdi-Zentren und zdi Schülerlaboren 2015 ()
Gefördertes Einzelprojekt: matrix GmbH & Co. KG - Ultraschnelle Nichtgleichgewichts- versus Gleichgewichtsphasenübergänge in Ferromagneten und ihre Signatur im elektronischen System ( – )
Gefördertes Einzelprojekt: DFG - Sachbeihilfe/Einzelförderung - MINT-BO 2014 – Vertiefte Berufsorientierung im MINT-Bereich in zdi-Zentren und zdi Schülerlaboren 2014 ()
Gefördertes Einzelprojekt: Bundesagentur für Arbeit - Frau der Ringe - kreative technische Berufsorientierung für Haupt-, Real- und Gesamtschülerinnen ()
Gefördertes Einzelprojekt: Stadt Münster | Förderkennzeichen: 01.00.0003/Nr.551/2012
- AufGZeichnet (seit )
Publikationen
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- . (). Mach diese Grafik fertig! Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 33(188), 39–42.
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- . (). Bilderrätsel - Rätselfotos. Durch die physikalische Brille sehen lernen. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 33(191), 24–30.
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- . (). Workbooks zum Klimawandel Methodisch vielfältige Materialien mit digitalen Ergänzungen für die Sekundarstufe I und II. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 183/184, 33–36.
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- . (). Die Rolle der Typografie in naturwissenschaftlichen Lehrwerke. In (Hrsg.), Lehrwerke und Lehrmaterialien im Kontext des Deutschen als Zweitsprache und der sprachlichen Bildung. Deutsch als Zweitsprache – Positionen, Perspektiven, Potenziale (S. 91–118).
- . (). Von Fast Fashion zu Slow Fashion. Kreative Zugänge zum Thema „Nachhaltigkeit und Mode“. Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, 184, 24–27.
- . (). Unterricht mit der digitalen Pinnwand. „Padlet“, „Trello“ und „Miro“ im Praxischeck. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 183/184, 88–93.
- . (). Warum ist CO2 das Problemmolekül? Komplexe Inhalte mit Übersichtsgrafiken vermitteln. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 183/184, 84–87.
- . (). Wenn Wasser zum Schmiermittel wird. Spektrum der Wissenschaft, 42.
- . (). Ein trockenes Loch im Tröpfchenbelag. Physik in unserer Zeit, 51.
- . (). Miniexplosionen in der Küche - Thermodynamische Aspekte von Popcorn. Physik in unserer Zeit, 51.
- . (). Wenn der Wind die Harfe spielt. Spektrum der Wissenschaft, 42.
- . (). Ein Sternenhimmel in der Badewanne. Physik in unserer Zeit, 51.
- . (). Dünen halten Abstand. Spektrum der Wissenschaft, 42.
- . (). Cappuccino mit Dämpfer. Spektrum der Wissenschaft, 42.
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- . (). Ringelnde Kondensstreifen. Spektrum der Wissenschaft, 42.
- . (). Ein Geysir mitten in Deutschland. Spektrum der Wissenschaft, 42.
- . (). Reflexionen in und über eine gewöhnliche Wasserpfütze. Physik in unserer Zeit, 51.
- . (). Physik des Karussellkreisels - Doppeltes Drehspiel. Physik in unserer Zeit, 51.
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- . (). Kurzcheck Non- und Paraverbales. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 177/178, 54–56.
- . (). Chemische Zusammenhänge erkennen und vernetzen. Das Thema Mikroplastik mithilfe einer Übersichtsgrafik erarbeiten. Naturwissenschaften im Unterricht Chemie, 179, 38–40.
- . (). Poster-Drama - Komplexe Unterrichtsinhalte visualisieren. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 176, 22–26.
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- . (). Analyse von Einflussfaktoren auf den Einsatz digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht. In (Hrsg.): Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen , S. 182–185.
- . (). Fachbezogen Förderung des Einsatzes digitaler Medien. In (Hrsg.): Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen , S. 186–189.
- . (). energie. TRANSFER - Fokus Lehrkräfte - Implementation digitaler Unterrichtseinheiten. In (Hrsg.): Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen , S. 1014–1018.
- . (). energie. TRANSFER - Identifikation vernetzungsfördernder Unterrichtselemente. In (Hrsg.): Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen , S. 1019–1022.
- . (). Vorerfahrungen, Einstellungen und motivationale Orientierungen als mögliche Einflussfaktoren auf den Einsatz digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht. Zeitschrift für Didaktik der Naturwissenschaften, 25, 115–119.
- . (). Wie tief kann’s noch sinken? Experimentelle Bestimmung des absoluten Nullpunktes mit einem digitalen Temperatur- und Drucksensor. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 171/172.
- . (). Stromstärke und Permeabilitätszahl mit dem Smartphone messen. Ein Spulenclip aus dem 3D-Drucker für Phyphox-Experimente. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 169, 46–47.
- . (). Messunsicherheit – ein ungeliebter Gast im Physikunterricht? In GDCP 2018, Kiel , S. 89–92.
- . (). Einflüsse des Aufbaus auf Messungen in Stromkreisen - Den Einfluss von Bauteilen bei einfachen Schaltungen experimentell untersuchen und in einer interaktiven Infografik erkunden. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 171/172.
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- . (). Wie fliegt eine Wasserbombe am weitesten? Handlungsorientiertes Experimentieren an einer Wasserbombenschleuder. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 170, 21–25.
- . (). Was macht ein Arbeitsblatt inklusionsspezifisch? Tipps und Hinweise zur Überarbeitung von Arbeitsblättern. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 170, 40–43.
- . (). Einfache Maschinen im Alltag. Klassifizierung, Beispiele und ein Kartenspiel für den Unterricht. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 169, 18–23.
- . (). Audiodigitale Lernstifte - Eine digitale Ergänzung für den Unterricht? Computer + Unterricht, 29(114), 46–48.
- . (). Unterricht unter der Lupe – Beobachtungen und Empfehlungen zu inklusivem Physikunterricht. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 170, 10–16.
- . (). Unterricht unter der Lupe. Beobachtungen und Empfehlungen zu inklusivem Physikunterricht. Naturwissenschaften im Unterricht Physik, 170, 10–16.
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Forschung
Forschungsprojekte und -schwerpunkte am Institut für Didaktik der Physik