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2018

Eibel Lisa Maria: Kontextorientierter Physikunterricht zu den Themen menschlicher Körper, Medizin & Sport

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Wenn Schülerinnen und Schüler mit dem Fahrrad zur Schule fahren, uns im Sommer im nassen Badeanzug kalt wird, wir im Winter Eislaufen und beim Röntgen nach einem Sturz einen möglichen Knochenbruch abklären müssen, dann begegnet uns Physik. Physik ist überall, unser Alltag ist von physikalischen Vorgängen geprägt. Dennoch zählt Physik nicht unbedingt zu den Lieblingsfächern unserer Schülerinnen und Schüler, doch ausgewählte Kontexte im Unterricht können das Schulfach Physik attraktiver gestalten. Themen wie „Menschlicher Körper“, „Medizin & Gesundheit“ sowie „Sport“ sind für beide Geschlechter sehr ansprechend. Als Lehrperson ist es nicht immer einfach, passende Unterrichtskonzepte oder -Ideen für kontextorientierten Unterricht zu finden. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde ein Verzeichnis mit Artikeln, Arbeiten und anderen Beiträgen, die Kontexte zum „Menschlichen Körper“, zu „Medizin & Gesundheit“ sowie „Sport“ beinhalten, erstellt. Lehrpersonen soll damit die Suche nach Unterrichtsmaterialien sowie -Ideen zu den ausgewählten Kontexten erleichtert werden. Die fachlichen Inhalte des österreichischen AHS-Lehrplans der Unter- und Oberstufe geben die Grundstruktur des Verzeichnisses vor. Zusätzlich werden die Materialien durch verschiedene Merkmale kategorisiert. Beispielsweise werden die Aufbereitung der Materialien, die Kompetenzen, die Erprobung und die Ebene der Kontextorientierung den Quellen zugeordnet. Im Anhang finden sich Zusammenfassungen und Erläuterungen zu den Kategorien der einsortierten Materialien. Weiterführende Quellen ergänzen das Verzeichnis, welches mit über 150 Quellenangaben den Großteil des AHS-Unter- und Oberstufenlehrplans abdeckt.

Kaltenegger Florian: Wie kann man Lichtverschmutzung messen? Vergleich verschiedener Möglichkeiten in Hinblick auf die Sekundarstufe 2

Betreuer: Gerhard Rath

Künstliches Licht ist aus unserem Alltagsleben nicht wegzudenken. Dass zu viel Licht auch negative Folgen haben kann und eine Form von Umweltverschmutzung darstellt, ist aber nur selten ein Diskussionsthema. Diese Diplomarbeit beschäftigt sich damit, welche Möglichkeiten es zur Messung von Lichtverschmutzung gibt und welche Methode auch mit Schulklassen durchgeführt werden kann. Im ersten Teil befasst sich die Arbeit mit Grundlagen zum Thema Lichtverschmutzung. Dabei wird deren Entstehung dargestellt sowie Möglichkeiten zur Verminderung dieser Art der Umweltverschmutzung aufgezeigt. Der Schwerpunkt dieses Teiles liegt in den unterschiedlichen Möglichkeiten, den Grad der Lichtverschmutzung zu messen und die Messergebnisse unterschiedlicher Methoden, vom bloßen Auge bis hin zum digitalen Messgerät, miteinander zu vergleichen. Der zweite Teil der Arbeit beschäftigt sich mit der Messung von Lichtverschmutzung mit Schulklassen. Zu diesem Zweck wurden die Schülerinnen und Schüler einer Klasse der 10. Schulstufe einer AHS im Physikunterricht auf das Thema Lichtverschmutzung vorbereitet, um anschließend eine nächtliche Messung des Grades der Lichtverschmutzung auf dem Grazer Schlossberg durchzuführen. Dieses Experiment zeigt, dass mit Hilfe von Smartphones das Ausmaß der Lichtverschmutzung auch von Astronomielaien gemessen werden kann, ohne sich zuvor ausgiebig mit dem Thema zu beschäftigen. Mit Hilfe eines an die Messung angeschlossenen Fragebogens wurde gezeigt, dass offensichtlich falsche Messwerte von den Messenden selbstständig erkannt wurden. Durch Vergleich der Messwerte der Schülerinnen und Schüler mit dem Messergebnis eines professionellen Gerätes konnte für die Versuchsgruppe gezeigt werden, dass der Mittelwert der einzelnen Messungen die tatsächliche Situation der Lichtverschmutzung am Ort der Messung sehr gut beschreiben kann.

Obiltschnig Katharina: Forschungsstation Schulbuch - Forschendes Lernen in österreichischen Physikschulbüchern

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Da forschendes Lernen einen immer größer werdenden Stellenwert im naturwissenschaftlichen Unterricht einnimmt und entsprechende Forderungen sogar im neuen österreichischen Lehrplan für AHS, der mit 01.09.2017 in Kraft trat, verankert sind, stellt sich die Frage, inwieweit forschendes Lernen in österreichischen Physikschulbüchern umgesetzt wird. Daher wurde im Rahmen der vorliegenden Diplomarbeit eine Untersuchung von Experimentierbeispielen und -aufgaben zum Themenbereich Mechanik aus österreichischen Physikschulbüchern auf Basis eines eigens entwickelten Analyserasters durchgeführt. Dabei wurde zunächst untersucht, ob es von der 6. zur 9. bzw. 10. Schulstufe zu einer Steigerung der Komplexität solcher Beispiele und Aufgaben in den Schulbüchern kommt. Es stellte sich heraus, dass in beiden Sekundarstufen eine in etwa gleiche prozentuelle Verteilung der Aufgaben auf die Komplexitätslevels vorherrschend ist, wobei die Experimente überwiegend einem niedrigen Komplexitätslevel entsprechen. Es konnte somit keine Steigerung der Komplexität festgestellt werden. Außerdem wurden die Experimente aus den Büchern für die Sekundarstufe II hinsichtlich ihres Ziels in Bezug auf das Fachwissen, der Forderung nach Vergleichen und Diskussionen von Daten, Messwerten und Ergebnissen unter den Lernenden, des verwendeten Experimentiermaterials und vorkommenden Alltagsbezügen untersucht. Dabei wurde herausgefunden, dass die Mehrheit der Experimente dem Bestätigen und Anwenden bekannten Fachwissens dient. Bei der Erarbeitung neuen Fachwissens wird nur selten Bezug auf das Vorwissen genommen. Diskussionen und Vergleiche unter Lernenden werden kaum verlangt und größtenteils kommen zwar Alltagsgegenstände zum Einsatz, jedoch wird nur in den wenigsten Fällen ein Kontext hergestellt. Zuletzt wurden noch exemplarisch, aufgrund des festgestellten Mangels an diesen, einige Experimentieraufgaben auf einem hohen Komplexitätslevel forschenden Lernens dargelegt.

Renner Melanie: Professionswissen von Physik-Lehramtsstudierenden im Bereich Mechanik

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

In den letzten Jahren gab es viele neue Entwicklungen in der Unterrichtsforschung, die in weiterer Folge auch im österreichischen Schulsystem umgesetzt wurden, wie beispielsweise die Kompetenzorientierung, die neue schriftliche Reifeprüfung und viele mehr. Die Lehrerbildung wurde hingegen bisher vergleichsweise wenig beforscht, obwohl der Einfluss einer gut ausgebildeten Lehrkraft für den Unterrichtserfolg unbestritten ist. Die vorliegende Arbeit setzt in genau dieser Forschungslücke an und untersucht Teilfacetten der neuen Lehrerbildung hinsichtlich der Entwicklung des Professionswissens (insbesondere der Bereiche "Fachwissen" und "fachdidaktisches Wissen") von Physiklehramtsstudierenden des neuen Bachelorstudiums "Lehramt Sekundarstufe Allgemeinbildung" an der Universität Graz. Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurden qualitative Befragungen mit sechs Lehramtsstudierenden durchgeführt, in denen ihre fachlichen und fachdidaktischen Kenntnisse im Bereich Mechanik, mit speziellem Fokus auf das 3. Newton'sche Axiom, sowie ihre Einstellungen zu wesentlichen Aspekten der Unterrichtsgestaltung erhoben wurden. Speziell wurde erforscht, ob die angehenden Lehrkräfte selbst über Fehlvorstellungen zum 3. Newton'schen Axiom verfügen und ob sie in der Lage sind, einen Unterricht gemäß zentraler fachdidaktischer Aspekte, insbesondere dem Umgang mit Schülervorstellungen sowie bekannter Unterrichtskonzeptionen im Bereich der Mechanik, zu gestalten.

Szeberenyi Katalin: Die Vorwissenschaftliche Arbeit aus dem Fach- und Wissenschaftsbereich Physik

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Mit Inkrafttreten der Gesetzesnovelle zur Reifeprüfung an den AHS im Jahr 2013/14 ist nun jede Schülerin und jeder Schüler dazu verpflichtet, in den letzten beiden Schuljahren als Teil der standarisierten kompetenzorientierten Reifeprüfung eine "vorwissenschaftliche Arbeit" (VWA) zu verfassen. Dadurch bekommt die Fachdidaktik aller Schulfächer ein neues zentrale Aufgabengebiet: wissenschaftliche Praktiken sollen in allen schulischen Gegenständen bereits ab der 5. Klasse AHS (9. Schulstufe) gezielt im Unterricht vermittelt und geübt werden um auf das Verfassen der VWA vorzubereiten. Die vorliegende Diplomarbeit soll dazu dienen, die in den letzten vier Schuljahren (2013/14-2016/17) in der Steiermark eingereichten naturwissenschaftlichen (und insbesondere physikalischen) Arbeiten in Bezug auf die gewählten Themen zu analysieren. Eine Untersuchung der Titel kann Aufschluss darüber geben, welche Forschungsfelder der Physik Schülerinnen und Schüler besonders interessieren und in welchen Bereichen sie intensiviere Beschäftigung suchen. Der vorliegende Datensatz wird mit Hilfe quantitativer und qualitativer Forschungsmethoden bearbeitet. Die Beweggründe hinter der Themenwahl, die wissenschaftliche Herangehensweise an die VWA und der Betreuungsprozess durch die Lehrperson wurden mithilfe von Leitfadeninterviews untersucht. Bestehende Studien zu Interessen von Schülerinnen und Schülern im Bereich der Naturwissenschaften (insbesondere die IPN-Interessenstudie und die ROSE-Studie) dienen als Vergleichsgrundlage. Die Ergebnisse der Diplomarbeit bestätigen frühere Erkenntnisse, wonach die Astrophysik und Themenstellungen aus der Lebens- und Alltagswelt der Lernenden von besonderem Interesse sind. Genderspezifische Unterschiede sind hierbei allerdings zu beobachten. Der Verpflichtung eine VWA zu verfassen, stehen die Jugendlichen im Allgemeinen positiv gegenüber. Die Schülerinnen und Schüler sehen darin Vorteile durch die erworbenen Kompetenzen für ihren weiteren Berufsweg.

Wascher Walter: Schülervorstellung zur Lichtverschmutzung in der Sekundarstufe 2

Betreuerin: Claudia Haagen-Schützenhöfer

Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit Schülervorstellungen zum Thema Lichtverschmutzung in der 11. Schulstufe. Dazu wurden mit 21 SchülerInnen aus drei Schulen in Kärnten und der Steiermark leitfadengestützte Interviews durchgeführt. Bei der Konzeption und Durchführung der Interviews wurde ein besonderes Augenmerk auf Auswirkungen der Lichtverschmutzung und Spektren von Leuchtmitteln gelegt. Das Ziel der Interviews war möglichst viele Schülervorstellungen zu erheben und anschließend mittels qualitativer Inhaltsanalyse auszuwerten. Der erste Teil der Arbeit beinhaltet eine Sammlung fachlicher Grundlagen zum Thema Lichtverschmutzung, relevanten physikalischen Grundlagen zur Thematik und bekannten Schülervorstellungen zu Lichtverschmutzung und Optik. Der zweite Teil umfasst die Beschreibung der empirischen Untersuchung und die Präsentation und Diskussion der Ergebnisse der Studie. Die Resultate zeigen, dass das Phänomen Lichtverschmutzung bei den SchülerInnen der Stichprobe durchaus bekannt war. Die überwiegende Mehrheit kannte den Begriff, Auswirkungen der Lichtverschmutzung und Maßnahmen zur Eindämmung der Lichtverschmutzung. Allerdings konnte nur jeder dritte der SchülerInnen die Thematik fachlich angemessen erklären. Im Gegensatz dazu waren die physikalische Bedeutung des Begriffs Lichtspektren und Abbildungen von Lichtspektren für die TeilnehmerInnen weitgehend unbekannt. Es wurden auch fachlich falsche Vorstellungen zu Leuchtmitteln, insbesondere zu Spektren und der Farbzusammensetzung des Lichts von Leuchtmitteln geäußert. Die SchülerInnen zeigten in den Interviews großes Interesse am Thema Lichtverschmutzung und den Eigenschaften von Leuchtmitteln, welche die negativen Auswirkungen von künstlichem Licht auf den Menschen minimieren. Aufgrund des Interesses der Lernenden und der Aktualität der Thematik wäre eine vermehrte Einbindung des Themas in den Schulunterricht wünschenswert.

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