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2015

Grandits Christina Maria: iMooX - Mechanik im Alltag - Erstellung eines Physik-MOOCs

Betreuer: Leopold Mathelitsch

Diese Diplomarbeit beschäftigt sich mit Massive Open Online Courses (MOOCs). Der Fokus liegt dabei auf der Entwicklung und Erstellung des Online-Kurses „Mechanik im Alltag“ (MiA). Dieser Kurs wurde am 06.10.2014 auf der ersten österreichischen MOOC-Plattform iMooX unter der Creative Commons-Lizenz BY-NC veröffentlicht und dauerte zehn Wochen. Obwohl der Kurs offiziell am 14.12.2014 endete, stehen alle Videos und Kursunterlagen auch weiterhin unter www.immox.at kostenlos zur Verfügung. Im Zusammenhang mit MiA behandelt die Diplomarbeit nicht nur die Entwicklung von MOOCs in der Hochschullehre sondern auch die Entstehung von MOOC-Plattformen sowie die Open Educational Resources-Bewegung (OER). Es werden in dieser Arbeit sowohl die inhaltliche Planung als auch die technische Umsetzung des Kurses MiA behandelt. Der MOOC beinhaltet die Grundlagen der klassischen Mechanik, Aero- und Hydromechanik. Diese sind nach dem Münchener Mechanikkonzept aufbereitet. Dieses didaktische Konzept berücksichtigt die Forschungsergebnisse der letzten Jahrzehnte zu den Verständnisproblemen von SchülerInnen im Mechanikunterricht. Aufgrund dieser Erkenntnisse werden im Kurs von Beginn an zweidimensionale Bewegungen betrachtet. Dabei wird die Geschwindigkeit als Vektor dargestellt und die Kraft wird dynamisch über Bewegunsänderungen eingeführt. Der Kurs ist für TeilnehmerInnen ohne Vorkenntnisse und zum Einsatz im Schulunterricht geeignet. Jedes Kursvideo beinhaltet eine praktische Anwendung oder ein Experiment passend zum jeweiligen Thema. Es werden zusätzlich weiterführende Links und Arbeitsaufgaben zur Vertiefung zur Verfügung gestellt. In der Arbeit wird auch ein kurzer Überblick zu den Teilnehmerzahlen des MOOCs gegeben. Die Umsetzung des Kurses im Mechanikunterricht im BRG Kepler im Herbst 2015 behandelt Andreas Breuer in einer weiteren Diplomarbeit zu diesem Thema.  

Joham Birgit: Entwicklung der kompetenzorientierten Aufgabenkultur in österreichischen Physikschulbüchern - Aufgezeigt am Beispiel des einführenden Optikunterrichts

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Im Zuge der Einführung von Bildungsstandards in Österreich wurde für die Naturwissenschaften ein Kompetenzmodell erstellt. Auch wenn es bisher keine gesetzliche Verordnung für Bildungsstandards in den Naturwissenschaften gibt, sind mittlerweile die ersten kompetenzorientierten Physikschulbücher für die 8. Schulstufe erschienen. Es wurde der Frage nachgegangen, ob und inwiefern sich die Kompetenzorientierung auf die Aufgabenkultur dieser Schulbücher und die Schulbücher selbst ausgewirkt hat. Es erfolgte eine qualitative Schulbuchanalyse mithilfe eines Analyserasters, der eigens auf Basis der Fachliteratur entwickelt wurde um Veränderungen auf Schulbuch-, Kapitel- und Aufgabenebene fest zu stellen. Die kompetenzorientierten Physikschulbücher wurden einerseits untereinander und andererseits mit ihren älteren Auflagen verglichen, wobei der Fokus auf die in den Optik-Kapiteln enthaltenen Aufgaben gerichtet wurde. Einige der erhofften Auswirkungen auf die Aufgabenkultur in den Schulbüchern bzw. auf die Schulbücher selbst konnten nicht nachgewiesen werden. Dabei handelt es sich um eine ausgewogenere Verteilung, bezogen auf die Handlungsbereiche der angesprochenen Kompetenzen im Bereich der Optik, sowie um eine stärkere sprachliche Orientierung der Aufgabenstellungen. Auch Kennzeichnungen der erwarteten Kompetenzen und spezielle kompetenzorientierte Elemente weisen die untersuchten Schulbücher nicht auf. Jedoch weisen die als kompetenzorientiert deklarierten Schulbücher, gegenüber ihren älteren Auflagen, eine unterschiedlich ausgeprägte Steigerung der durch Aufgaben angesprochenen Kompetenzen auf, eine ausgewogenere Verteilung ihrer Anforderungsniveaus und abwechslungsreicher gestaltete Auftragstypen.

Kos Andrea: "Nature of Science" in der physikalischen Sammlung des Deutschen Museums

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Thematik „Nature of Science“ und rückt diese mithilfe von entwickelten Arbeitsmaterialien in den Blickpunkt eines Besuches des Deutschen Museums in München. Ziel dieser Arbeit ist es zu untersuchen, ob und wie die „Nature of Science“ in der physikalischen Abteilung des Deutschen Museums Einfluss auf die Vorstellungen von Schülern und Schülerinnen nimmt und welchen Mehrwert ein Museumsbesuch hinsichtlich des Verständnisses der „Nature of Science“ bringt. Der Hauptteil dieser Diplomarbeit beschreibt das Erstellen der Arbeitsmaterialien für Schüler und Schülerinnen der 11. und 12. Schulstufe und deren Evaluierung. Diese wurde durch zwei verschiedene Methoden durchgeführt: Zunächst fand im Rahmen einer Projektwoche am Deutschen Museum eine Evaluation der durch die Materialien erreichten Lernprozesse durch das Testinstrument „Views About Science Survey“ statt. Hierbei wurden die Materialien von Studierenden mit und ohne Studienfach Physik erprobt und mittels Pre- und Posttest-Design evaluiert. Dabei wurde, neben Veränderungen zu Vorstellungen über die „Nature of Science“, auch die Verständlichkeit der Arbeitsmaterialien evaluiert. In einem weiteren Schritt der Evaluierung wurden Probanden und Probandinnen anhand ihrer Testergebnisse ausgewählt und in qualitativen Interviews zu ihren Vorstellungen über „Nature of Science“ und den Arbeitsmaterialien befragt. Die Untersuchungsresultate der Pre- und Posttests (N=21) und der vier qualitativen Interviews, weisen darauf hin, dass sich die Vorstellungen der Testpersonen bezüglich der „Nature of Science“ verändert haben. Dennoch ist anzumerken, dass es nicht möglich ist, verallgemeinernde Aussagen zur Lernwirksamkeit der entworfenen Arbeitsmaterialien zu treffen. Hierfür ist eine weitere Untersuchung mit Schülern und Schülerinnen der genannten Schulstufe von Nöten.

Mayr Stefanie: Physikalische Experimente im elementarpädagogischen Bereich

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Die vorliegende Arbeit umfasst die Analyse des Fortbildungsworkshops, der unter der Leitung von Dipl.-Päd. Johann Eck, MA zum Thema „Das internationale Jahr des Lich-tes 2015-Coole und spannende Experimente zum Thema Licht“ für KindergartenpädagogInnen und VolksschulehrerInnen im Rahmen des Fortbildungsprogramms der Pä-dagogischen Hochschule Steiermark angeboten wurde. Ausgehend vom aktuellen Stand der Forschung zur Relevanz von früher naturwissenschaftlicher Bildung, der Bedeutung von Lehrerfortbildungen, der Thematik Lernendenvorstellungen sowie der Methode des Forschenden Lernens wurden Fragebögen und ein Interviewleitfaden zur Analyse des Workshops entwickelt. Untersucht wurde dabei der Aufbau des Workshops im Hinblick auf den Umgang mit Lernendenvorstellungen zu physikalischen Phänome-nen und die Berücksichtigung der Methode des Forschenden Lernens im Workshop. Auch sollte mittels Fragebögen und Interviews in Erfahrung gebracht werden, ob sich die Vorstellungen zu optischen Phänomenen durch den Workshop verändert haben und inwieweit der Workshop Veränderungen betreffend des Einsatzes von Experimenten im Unterricht hervorgerufen hat. Die Resultate der befragten Stichprobe von 24 PädagogInnen zeigen Veränderungen in den Vorstellungen der PädagogInnen zu optischen Phänomenen auf und machen deut-lich, dass ein derartiger Workshop die PädagogInnen dazu motiviert Bildungssequenzen zu schaffen, die Möglichkeiten für Forschendes Lernen bieten. Bezogen auf die Vorstel-lungen der PädagogInnen zu Lernprozesse und zum Einsatz von Forschendem Lernen konnte ein vorwiegend transmissiver Zugang festgestellt werden. Des Weiteren konnten Hinweise darauf gesammelt werden, dass Vorstellungen zur Methode des Forschenden Lernens nur teilweise mit Charakteristika Forschenden Lernens aus der Literatur über-einstimmen. Für die Gestaltung weiterer naturwissenschaftlicher Workshops sind diese Ergebnisse nur hinweisgebend.

Pansi Florian: Smartphones im Physikunterricht

Betreuer: Leopold Mathelitsch

Smartphones sind aus unserer heutigen Gesellschaft nicht mehr weg zu denken. Smartphones bieten eine Vielzahl von Applikationen, kurz Apps, die uns das Leben im Alltag erleichtern sollen und die häufig gleiche Aufgaben bewältigen können wie moderne Computer. Unterstützt werden diese Apps von mehreren, bereits im Smartphone implementierten Sensoren, die hierfür die nötigen Daten liefern. Da Smartphones in Österreich weitverbreitet sind, ist es nur logisch, sie auch in Schulen und aufgrund der vielfältigen Sensoren im experimentellen Physikunterricht einzusetzen. Diese Diplomarbeit erörtert, wie Lehrer und Lehrerinnen einen pädagogischen Nutzen aus diesem Alltagsgegenstand ziehen können und wie mit dessen Hilfe der Physikunterricht fachlich bereichert werden kann. Im Fokus der Diplomarbeit steht die Motivationssteigerung der Schüler und Schülerinnen, die mit dem Einsatz der Smartphones einhergehen könnte. Sie wird primär analysiert. Außerdem werden Strategien für eine effiziente Implementierung der Smartphones vorgestellt, sei es Infrastruktur, Kosten, oder administrative Aspekte. Auch die Methodenvielfalt und Einsetzbarkeit der Smartphones im Unterricht, im speziellen Fall dem Physikunterricht, werden analysiert und vorgestellt. Die Analyse einer Umfrage, nach Bearbeitung eines Schülerexperimentes mit Smartphones, zeigt außerdem, dass der Unterricht mit dem Smartphone tatsächlich die Motivation steigerte. Mehr als 84 Prozent der Befragten hatten Spaß an dieser Art des Unterrichts und fast achtzig Prozent würden gerne wieder mit dem Smartphone arbeiten.

Peier Michaela: Förderung der Bewertungskompetenz im Kontext der Lichtverschmutzung

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Planung, Durchführung und Auswertung eines Unterrichtskonzepts im Kontext der Lichtverschmutzung, welches die Förderung der Bewertungskompetenz von Schülern und Schülerinnen als Ziel verfolgt. Die Bewertungskompetenz beschreibt in diesem Zusammenhang die Fähigkeit Entscheidungen systematisch und begründet zu treffen, anstatt rein intuitiv. Basierend auf den theoretischen Grundlagen des Göttinger Modells der Bewertungskompetenz und der Didaktischen Rekonstruktion sollte untersucht werden, ob sich das entwickelte Unterrichtsmaterial zur Lichtverschmutzung förderlich auf die Teilkompetenzen „Generieren und Reflektieren von Sachinformationen“ und „Bewerten, Entscheiden und Reflektieren“ der Lernenden auswirkt. Anhand der Ergebnisse aus dem Vor- und Nachfragebogen, sowie aus den Resultaten der Unterrichtsintervention und den Think-Aloud Interviews kann geschlossen werden, dass das entwickelte Konzept die Bewertungskompetenz der sechs teilnehmenden Lernenden fördert, und somit eine sehr gute Grundlage für die Erstellung einer ganzen Lehr- und Lernsequenz darstellt. Ferner zeigten die Ergebnisse, dass die kognitive Verarbeitung der physikalischen Inputs direkt mit dem erreichten Kompetenzniveau zusammenhängt. Je besser der Inhalt verstanden wurde, desto höher lag die erreichte Niveaustufe. Daraus ist ersichtlich, dass bei einer schulischen Umsetzung des entwickelten Materials eine intensivere und längerfristige Auseinandersetzung mit den physikalischen Konzepten zur Lichtverschmutzung im Vorhinein sinnvoll wäre um die Bewertungskompetenz noch besser und nachhaltiger fördern zu können. Da die Stichprobe allerdings nur aus sechs TeilnehmerInnen bestand, sollten die Ergebnisse nicht verallgemeinert werden.

Raser Bettina Maria: Brücken - physikalische Hintergründe und fachdidaktische Aufbereitung

Betreuer: Leopold Mathelitsch

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Thema Brücken in physikalischer Hinsicht, Brückenbau im Unterricht und was Brücken stabil macht. Die Thematik wurde für Lehrerinnen und Lehrer der Sekundarstufen eins und zwei aufbereitet. Die Arbeit ist in zwei Teile gegliedert. Der erste Teil beinhaltet das fachliche Wissen und dient zur Information für Lehrerinnen und Lehrer. Physikalische Hintergründe zum Thema werden angesprochen und ausführlich erklärt. Ebenso werden die unterschiedlichen Brückentypen differenziert und Eigenschaften sowie Merkmale angeführt und besprochen. Der zweite Teil beinhaltet eine fachdidaktische Aufbereitung des Themas. Durch den Lehrplanbezug wird das Thema in bestimmten Schulstufen eingebettet. Anschließend werden die Sekundarstufen eins und zwei getrennt betrachtet. Jeweils werden unterschiedliche Ideen zum Vermitteln dieses Themas im Unterricht vorgestellt. Fertige Arbeitsblätter und Forscheraufträge mit Lösungsansätzen für Schülerinnen und Schüler sind beigefügt. Ziel dieser Diplomarbeit war es, Lehrerinnen und Lehrern ein unterstützendes Material zum Thema „Brücken“ für den Unterricht zu erstellen. Durch diese Arbeit sollte die Leserin/der Leser einen kurzen Einblick in die geschichtliche Entwicklung des Brückenbaus erhalten. Grundlegende Informationen über Brücken und unterschiedliche Brückentypen sowie deren Merkmale werden kurz angeführt. Grundlagen physikalischer Gesetze sowie Fachwissen werden behandelt. Weiters werden didaktische Anregungen für Unterrichtsmethoden und Unterrichtsmaterialien wie Arbeitsblätter zur Verfügung gestellt.  

Waltenberger Christian: Naturwissenschaften im alten China und eine fernöstliche Sichtweise physikdidaktischer Methoden

Betreuer: Leopold Mathelitsch

In der Welt der modernen Wissenschaft sind immer neue Errungenschaften und Entdeckungen das große Ziel jedes Forschers und jeder Forscherin. Welche grundlegenden Erfindungen aber bereits im alten China gemacht wurden, ist uns hierbei meist nicht bewusst. Diese Arbeit stellt einige dieser grundlegenden Errungenschaften vor. Es wird aber auch dargestellt, warum es in China keine Weiterentwicklung gab, ähnlich der, die in Europa ab der Renaissance zum Aufbau der modernen Naturwissenschaft führte. Darüber hinaus stellt diese Arbeit eine Einführung dar, wie sich die fernöstlichen, zur modernen Wissenschaft unterschiedlichen Denk- und Handlungsweisen für neuartige Unterrichtskonzepte nutzen lassen. Die Grundlage dafür bilden die fernöstlichen Prinzipien Yin und Yang sowie die Fünf Wandlungsphasen. Im Zuge dessen wird das von mir entwickelte „Dynamische Fünf-Phasen-Modell“ vorgestellt und anhand möglicher Anwendungsbeispiele, wie etwa der Planung und Durchführung des Physikunterrichts, näher erklärt.

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