2016

Betreuer: Mathelitsch Leopold

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit dem Themenkomplex Augen im Zusammenhang mit fächerübergreifendem Unterricht. Dabei wird zusätzlich der Frage nachgegangen, wie Unterrichtsinhalte unter Berücksichtigung der Perspektiven von Schülerinnen und Schülern (u.a. ihrer vorunterrichtlichen Vorstellungen und Interessen) aufbereitet werden können. Die Motivation dafür ergibt sich aus den zahlreichen Fehlvorstellungen von Lernenden zu Themengebieten, die das Auge betreffen, welchen dadurch vorgebeugt werden könnte. Die fachliche Hintergrundinformation für Lehrerinnen und Lehrer zu den in der Folge erstellten Unterrichtsaufbereitungen wird im ersten Teil der Arbeit dargestellt. Dazu wird zunächst auf das menschliche Auge und dessen grundlegende Mechanismen genauer eingegangen. Danach erfolgen eine genauere Betrachtung zur Entwicklung der Augen und ein Vergleich unter den Augen im Tierreich anhand ausgewählter Mechanismen. Im zweiten Teil wird das Augenmerk auf die didaktische Vermittlung im Unterricht von einzelnen Themengebieten aus dem fachlichen Teil gelegt. Es werden die Möglichkeiten der fächerübergreifenden Methode erläutert und das Prinzip der Didaktischen Rekonstruktion als Aufbereitungsmethode für den Unterricht vorgestellt. Anhand von diesem Schema wurden Unterrichtseinheiten zu den Themengebieten Augenevolution, Farben und Sehschärfe erstellt. Zum einen beinhalten die Unterrichtseinheiten ein übersichtliches Planungsschema, das sowohl fachliche als auch didaktische Aspekte erfasst und die Schülerperspektive sowie das Lernziel berücksichtigt. Zum anderen erfolgen konkrete Umsetzungsvorschläge für den Unterricht, die Versuche und Arbeitsaufträge beinhalten.

Betreuer: Mathelitsch Leopold

Zu den bedeutsamsten Entwicklungen im Bereich des Online-Lernens der letzten Jahre zählt die Entwicklung von MOOCs (Massive Open Online Courses). Der Ausgangspunkt bzw. das bisheriger Einsatzgebiet von MOOCs war vornehmlich auf universitärer Ebene. Was geschieht jedoch, wenn man einen solchen Onlinekurs als Lehrkraft im Physikunterricht einbaut bzw. den Unterricht anhand eines MOOCs organisiert? Ist dieses Medium überhaupt dazu geeignet den Unterricht in der Schule aufzuwerten? Diese und ähnliche Fragen wurden mithilfe des Einsatzes des MOOCs „Mechanik im Alltag“ in zwei Klassen (5. und 9. Schulstufe) eines Gymnasiums näher untersucht. Der Kurs „Mechanik im Alltag“ wurde von Christina Grandits im Rahmen ihrer Diplomarbeit erstellt und behandelt die Grundlagen der Mechanik, weswegen er inhaltlich gut zum Lehrplan passt. (Grandits, 2015) Im Herbst 2014 startete der MOOC auf der österreichischen Plattform iMooX und in den beiden Klassen. Der Einsatz des MOOCs wurde mithilfe von Stundenbeobachtungen, Lehrer- und Schülerfragebögen sowie der Auswertung der Zugriffsdaten untersucht. Alle eingesetzten Untersuchungsmethoden zeigen, dass der wichtigste Faktor für einen gelungenen Einsatz eines MOOCs im Schulunterricht die Lehrperson ist. Nur wenn die Lehrkraft dem MOOC im Unterricht eine entsprechende Bedeutung zumisst und ausreichend Zeit dafür in den Schulstunden einplant, beschäftigen sich die SchülerInnen auch selbstständig mit dem Kurs und es kann ein Mehrwert erreicht werden. Des Weiteren zeigt sich, dass MOOCs besonders für die begabten und motivierten SchülerInnen eine gute Möglichkeit zur Vertiefung darstellen. Ein gut ausgewählter und sinnvoll eingesetzter MOOC wird zwar immer noch nicht alle SchülerInnen erreichen und begeistern, jedoch kann er durchaus den Unterricht bereichern und die Möglichkeiten der Lehrkräfte erweitern.

Betreuerin: Haagen-Schützenhöfer Claudia

Mit der vorliegenden Diplomarbeit wird das neue Seminar „Fachdidaktik Aufbau der Materie“ als Teil des Lehramtscurriculums Physik inhaltlich und konzeptionell erarbeitet. Dies geschieht im Wesentlichen über das Modell der didaktischen Rekonstruktion. Im ersten Kapitel finden sich allgemeine Grundlagen zu Lehrplan und Curriculum. Es werden allgemeine theoretische Konzepte der Didaktik, wie das Modell „Educational Reconstruction of Teacher Education“, wiedergegeben und auch konkrete Aspekte wie „außerschulische Lernorte“ oder die „Inverted Classroom“-Methode vorgestellt. Das zweite Kapitel baut auf diese Grundlagen auf, geht dabei spezieller auf die physikalisch und didaktisch relevanten Themen für das Seminar ein und erarbeitet diese der Reihe nach. Im dritten Kapitel werden die Konzepte und Möglichkeiten in eine für die konkrete Abhaltung des Seminars praktischere und übersichtlichere Form gebracht. Die vorgeschlagenen Materialien befinden sich dabei auf der beiliegenden CD. Den Abschluss bilden eine Zusammenfassung und ein Ausblick.

Betreuerin: Haagen-Schützenhöfer Claudia

Geschlecht und Geschlechterrollen sind soziale Konstruktionen, die gesellschaftlich eingelernt werden. Hegemoniale und traditionelle Geschlechterrollen werden durch wiederholte Darbietung beständig verstärkt. Physik ist männlich konnotiert. Wird dies beim Lernen von Physik in der Schule auch „eingelernt“? Was tragen Physikschulbücher dazu bei? Anhand von aktueller wissenschaftlicher Literatur zu dem Thema werden in der vorliegenden Arbeit fünf ausgewählte österreichische Physikschulbücher analysiert. Vorgangsweise ist eine Bildanalyse, kombiniert mit einer Grobanalyse der Schulbuch-Texte. Verschiedene Aspekte werden sowohl quantitativ als auch qualitativ analysiert. „Best Practice-Beispiele“ werden neben weniger erfolgreichen Umsetzungen erwähnt. Leitfragen waren: Sind Physikschulbücher im Jahre 2016 frei von Gender-Bias? Wurden Sprache und Kontexte in Physikschulbüchern so gewählt, dass sie zu vergleichbaren Erfolgen bei Schülerinnen und Schüler führen können? Problematisieren Physikschulbücher die vorherrschenden Geschlechtsrollen? Beeinflusst die Autorenschaft von Frauen die Zugangsweise zur Darstellung von Geschlechtsrollen? Um jenen Ansätzen genauer nachzugehen, die eine positive Veränderung im Zeitverlauf zeigen, wurde exemplarisch eines der Schulbücher im Zeitverlauf von 30 Jahren mit früheren Auflagen verglichen. In der Gesamtsicht sind schließlich Empfehlungen für die Weiterentwicklung der Schulbücher in Bezug auf die Darstellung von Geschlechtsrollen zusammengefasst.

Betreuer: Rath Gerhard

Smartphones sind in unserer Gesellschaft allgegenwärtig und sind vielen Schülerinnen und Schülern als Kommunikationsmedium und Freizeitbegleiter vertraut. Als portable Computer bieten sie Funktionen, die auch für den Unterricht nutzbar sind. Während der allgemeine Einsatz von Smartphones in der Schule kontrovers diskutiert wird, werden Smartphones als Messgeräte im Physik-Unterricht immer gebräuchlicher, weil sie eine Vielzahl an Messungen ermöglichen. Es gibt aber nicht nur fachliche Argumente für ihren Einsatz. So erwartet man sich auch, dass die Verwendung persönlicher Geräte ("bring your own device"), die man üblicherweise mit Freizeitaktivitäten verbindet, einen positiven Effekt auf die Motivation hat. In dieser Studie soll das Smartphone im Physik-Unterricht vor allem aus der Perspektive der Schülerinnen und Schüler betrachtet werden. Zu diesem Zweck wurde mit einer Versuchsklasse eine Experimentiersequenz mit dem Smartphone durchgeführt. Dabei entstandene Protokolle, schriftliche Rückmeldungen, sowie Interviews wurden dann qualitativ analysiert, um herauszufinden, welche Vorstellungen die Schülerinnen und Schüler mit dem "Messgerät Smartphone" verbinden und was sie sich vom Messen mit dem Smartphone erwarten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Ansichten innerhalb der Versuchsklasse durchaus unterschiedlich sind. Einige Aussagen weisen darauf hin, dass die Vorstellung existiert, das Smartphone sei per se ein genaues Messgerät, das den Messprozess vereinfacht. Andere wiederum hinterfragen, ob das Smartphone ein echtes Messgerät ist, weil es ursprünglich nicht für diesen Zweck konzipiert wurde. Interessant ist auch, dass die Bezeichnungen "Smartphone" und "App" von den Schülerinnen und Schülern oft gemischt verwendet werden und nicht immer klar ist, ob sie diese als Einheit oder getrennt wahrnehmen. Viele der Schülerinnen und Schüler geben in ihren Rückmeldungen praktische Hinweise, die für die Planung von Unterrichtseinheiten mit dem Smartphone relevant sind.

Betreuer: Rath Gerhard

Durch die standardisierte kompetenzorientierte Reifeprüfung und die Einführung der Bildungsstandards ist der Kompetenzbegriff in den Fokus des Unterrichts gerückt. Wegen der damit verbundenen Kompetenzorientierung spielen Aufgaben eine immer größer werdende Rolle. Die vorliegende Diplomarbeit befasst sich mit Lernaufgaben im Physikunterricht. Diese wurden aus Aufgaben mit physikalischen Kontexten der Reifeprüfung Mathematik für das Fach Physik entwickelt und in einem Realgymnasium mit Schülerinnen und Schülern der 12. Schulstufe erprobt. Ziel war es, eine bessere Koordination der beiden Fächer Mathematik und Physik zu ermöglichen. Dazu sollte den Schülerinnen und Schülern gezeigt werden, wie die entsprechenden mathematischen Themen im Fach Physik angewendet werden können, wodurch positive Lerneffekte in beiden Fächern erreicht werden sollten. Die Untersuchung überprüfte den Aufbau und die Eignung der Lernaufgaben, das situationale Interesse der Schülerinnen und Schüler sowie die Differenzierung der Lernaufgaben. Nachdem sich die aus der Forschungslage abgeleiteten Hypothesen zum Teil nicht bestätigt haben, wurden Interviews zur Klärung durchgeführt. Diese Interviews waren dazu da, die Vermutung zu untermauern, dass ein früherer Zeitpunkt für die Bearbeitung der Lernaufgaben sinnvoller gewesen wäre. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigten einige Ansatzpunkte auf, um die Lernaufgaben für den Unterricht in Physik weiterzuentwickeln. Des Weiteren ergab sich, dass der Zeitpunkt für die Einbindung der Lernaufgaben in das Unterrichtsgeschehen nicht optimal gewählt wurde. Damit die Schülerinnen und Schüler einen möglichen Nutzen aus den Lernaufgaben ziehen können, müssen diese früher und in Koordination beider Fächer eingesetzt werden.

Betreuerin: Haagen-Schützenhöfer Claudia

Das Projekt Wissenschaftswerkstatt der Privatstiftung Kaiserschild hat das Ziel, Schülerinnen und Schüler aus steirischen Neuen Mittelschulen in ihrem Forscherdrang zu fördern und in ihnen die Begeisterung an Naturwissenschaften zu wecken bzw. aufrecht zu erhalten. Dazu werden von den Kindern und Jugendlichen Experimente durchgeführt, die von Lehramtsstudierenden naturwissenschaftlicher Fächer betreut werden. Das Projekt wird vom Bereich Fachdidaktik Physik der Karl-Franzens Universität betreut und analysiert, jedoch wurden die Versuchsanleitungen bisher noch nicht untersucht. Die Untersuchung dieser Versuchsanleitungen ist Thema dieser Diplomarbeit. Dazu wurde ein eigenes Modul zum Thema Optik für die Wissenschaftswerkstatt entwickelt und es wurden zwei Arten von Versuchsanleitungen entworfen. Einerseits traditionelle, für die Wissenschaftswerkstatt übliche Anleitungen für die Kontrollgruppe, und andererseits Versuchsanleitungen, die unter Berücksichtigung fachdidaktischer Forschung zu den Themen Planung und Durchführung von Experimenten und Sprachsensibilität verfasst wurden. Die Schülerinnen und Schüler wurden gebeten vor und nach der Durchführung des Moduls Schülerbefragungen auszufüllen, um ihre vorunterrichtlichen Schülervorstellungen mit dem Lernzuwachs nach dem Optik-Modul zu vergleichen. Außerdem wurden Schülerinterviews durchgeführt, um die Denkstrukturen der Schülerinnen und Schüler über die Versuchsanleitungen und ihre Sprachverwendung beim naturwissenschaftlichen Experimentieren zu analysieren. Die Ergebnisse zeigen, dass es durch die Wissenschaftswerkstatt bei den Schülerinnen und Schülern einen Erkenntniszuwachs gibt, der tatsächlich bei der Versuchsgruppe größer war als bei der Kontrollgruppe. Aus den Interviews wird deutlich, dass die Schülerinnen und Schüler die überarbeiteten Versuchsanleitungen bevorzugen und auch bei ihrem fachlichen Sprachgebrauch von ihnen profitieren.

Betreuer: Reichel Erich

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Thema Betriebserkundungen, mit dem Fokus auf die Wissensvermittlung und die Evaluierung eines Konzeptes, welches im Rahmen einer Bachelorarbeit erstellt wurde. Wie die Wissensvermittlung dieses Konzepts bei der Firma SAPPI in Gratkorn stattfindet und was die Stärken und Schwächen darstellen bzw. wo noch Handlungsbedarf herrscht, wird durch ProbandInnen zweier Schulklassen ermittelt. Der Fokus liegt auf dem empirischen Teil des Projektes, welcher mittels der Methode der Partizipativen Aktionsforschung erarbeitet wurde. Die verwendeten Methoden sind im Detail die Beobachtungen einer neutralen Person während der Betriebserkundung, die Auswertung der Fragebögen, welche von den SchülerInnen einige Tage nach der Erkundung ausgefüllt wurden und einem Leitfadeninterview mit dem Guide. Es wurde außerdem die Vor- und Nachbereitung beobachtet bzw. evaluiert. Die Vorbereitung fand in der Schule statt, wo von den SchülerInnen drei Fragen, auf welchen die Betriebserkundung basiert, ausgearbeitet wurden. Diese Fragen wurden durch Betrachtung einiger Fotos des Betriebes angeregt. Die Nachbereitung bestand darin, die Fragen und die dazugehörigen Antworten auf einem, von den SchülerInnen angefertigten Plakat zu präsentieren. Nachdem alle Ergebnisse vorhanden waren, konnten die drei Teilbereiche zusammengeführt und folgende Schlüsse gezogen werden: Die Wissensvermittlung fand hauptsächlich mittels Vortrages durch den Guide statt. Insgesamt kommt das Konzept bei den SchülerInnen trotzdem sehr gut an und der Guide zeigt Bereitschaft, sich weiterzubilden und die Betriebserkundungen schülerInnengerechter aufzubereiten. Hier liegt der Spielball bei der Firma SAPPI, ob sie dieses Betriebserkundungskonzept weiter verbessern möchte oder nicht.

Betreuerin: Haagen-Schützenhöfer Claudia

Der forschungsbasierten Professionalisierung von Lehrkräften wurde in den letzten Jahren aus fachdidaktischer Sicht große Beachtung geschenkt. So sind unter anderem „Knowledge of Instructional Strategies“, “Knowledge of Student’s Understanding of Science” oder “Knowledge of Science Curricula” diejenigen Faktoren, welche Lehrkräfte von Personen anderer Berufsfelder abgrenzen. Diese Bedeutung von Professionswissen (PCK) soll sich nun auch verstärkt auf Lehrveranstaltungsniveau in der PädagogInnenbildung Neu Berücksichtigung finden. Das Gesamtziel dieser Arbeit stellt die didaktische Rekonstruktion einer fachdidaktischen Lehrveranstaltung im Physiklehramtsstudium zu den Themen Elektrizität, Magnetismus und Optik dar, welche die forschungsbasierte Professionalisierung von Lehramtsstudierenden unterstützen soll. Im Zuge dessen wurden die wichtigsten fachdidaktischen und fachlichen Grundideen zu den Themen Elektrizität, Magnetismus und Optik identifiziert und forschungsbasiert aufgearbeitet. Basierend darauf wurden Vorschläge für die Gestaltung von Lehrveranstaltungseinheiten erstellt. Eine Einheit zu experimentellen Kompetenzen wurde zudem in einem einführenden fachdidaktischen Seminar an der Universität Graz durchgeführt und evaluiert.

Betreuer: Rath Gerhard

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem unterrichtlichen Einsatz von Instant-Messaging-Diensten und dient im Speziellen dazu, erste Einblicke in die Verwendung von klasseninternen WhatsApp-Gruppen für den Physikunterricht zu eröffnen. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Ergründen möglicher Auswirkungen auf die Hausübungsdurchführung bzw. -abgabe sowie auf die Kommunikation zwischen Schülerinnen und Schülern und deren Lehrkraft. In diesem Sinne wurde in Kooperation mit einem Realgymnasium eine Untersuchung, bestehend aus zwei Fragebogenerhebungen und einer Vergleichsstudie, durchgeführt. Die Stichprobe setzte sich dabei aus zwei Schulklassen zusammen und umfasste insgesamt 12 Schülerinnen und 26 Schüler. Im Zuge der Untersuchung konnte ein breites Spektrum an Vor- und Nachteilen des Einsatzes von WhatsApp für den Physikunterricht aus Schülersicht gesammelt werden. Überdies wurden Einblicke in die Schülermeinungen zu einer unterrichtlichen Verwendung von Instant-Messaging-Diensten erlangt. Dabei zeigte sich unter anderem, dass keineswegs von einer uneingeschränkten Befürwortung seitens der Jugendlichen ausgegangen werden kann. Des Weiteren ergab sich eine Vielzahl an Auswirkungen auf die Hausübungsdurchführung und -abgabe wie die Eröffnung der Option des Kontaktierens der Lehrkraft bei auftretenden Schwierigkeiten oder eine starke Orientierung der Schülerinnen und Schüler an vorangegangenen Abgaben in der WhatsApp-Gruppe. Die Kommunikation mit der Lehrkraft wurde von den Jugendlichen der zugrundeliegenden Stichprobe weitgehend als positiv empfunden. Allerdings konnten Resultate aus vorangegangenen Studien zum Einsatz von WhatsApp für die Lehre im universitären Bereich wie ein erhöhtes Kontaktieren der Lehrkraft sowie eine Steigerung der aktiven Beteiligung an Kursen innerhalb von WhatsApp-Gruppen nicht reproduziert werden.

Betreuerin: Haagen-Schützenhöfer Claudia

Im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit wurde eine qualitative Datenerhebung bezüglich der Schülervorstellungen zum Thema Lichtverschmutzung durchgeführt. Im Zuge dessen wurden an fünf verschiedenen Schulen in Graz, Schülerinnen und Schüler (N=30) der 7. und 8. Schulstufe mittels leitfadengestützter Interviews befragt. Ziel war es, ein breites Spektrum an Schülervorstellungen zur Thematik zu sammeln und auf vorhandene Fehl- und Grundvorstellungen zu untersuchen und zu analysieren. Der erste Teil der Arbeit setzt sich aus fachlichen Grundlagen zur Thematik der Lichtverschmutzung zusammen, wobei im zweiten Teil das Hauptaugenmerk auf der empirischen Untersuchung der Schülervorstellungen liegt. Die Ergebnisse zeigen, dass Lichtverschmutzung für die befragten Schülerinnen und Schüler weitgehend unbekannt ist. Lediglich fünf Lernende aus der Stichprobe konnten die Thematik anhand physikalisch richtiger Konzepte zur Lichtverschmutzung erklären. Mehr als die Hälfte der befragten Schülerinnen und Schüler assoziierten mit Lichtverschmutzung die ähnlich klingende Problematik der Luftverschmutzung und machten Staubpartikel für eine in Summe schlechtere Lichtqualität verantwortlich. Dies weist jedoch genau den gegenteiligen Effekt von Lichtverschmutzung auf. Außerdem wurde Lichtverschmutzung als ein Phänomen der Bild- und Kameratechnik zugwiesen. In einer Bildbeschreibung wurde beobachtbare Lichtverschmutzung hauptsächlich durch Sonnenauf- oder untergänge erklärt. Durch die Befragung ging hervor, dass vor allem die Sensibilisierung der Lehrkräfte und SchulbuchautorInnen im Fokus stehen sollte, denn die Schülerinnen und Schüler bekundeten durchaus Interesse am alltagsnahen Phänomen der Lichtverschmutzung.