Theoriebasiert und praxisorientiert: Vorstellung eines Physik-Lehramtsstudiengangs für die Sekundarstufe I

Trotz geringer Absolvent:innenzahlen im Physik-Lehramtsstudium (z.B. Klemm, 2020) und breitem Konsens beim Reformbedarf (z.B. Heinicke et al., 2023) bleibt die praktische Umsetzung von Maßnahmen zur Stärkung des Physik-Lehramtsstudiums hinter den Erwartungen zurück (z.B. Korneck, 2024). In diesem Beitrag wird ein Konzept für einen Lehramtsstudiengang für die Sekundarstufe I vorgestellt, der auf den Erwerb von konzeptuellem und schulrelevantem Physikverständnis zielt und damit sowohl theoretische und empirische Grundlagen (u.a. Reinhold und Riese, 2020; Massolt, 2020) als auch zentrale Reformideen (u.a. Kubsch et al., 2021) aufgreift. Dazu wurden drei zentrale Bausteine umgesetzt, die wir in diesem Beitrag erläutern: (1) Schulbezug, (2) Kohärenz, (3) Kognitive Aktivierung. Nach den bisherigen Erfahrungen können wir von einer gelingenden Kombination dieser Bausteine berichten. Damit möchten wir ein Beispiel zur Diskussion stellen, wie das Lehramtsstudium adressatenspezifisch gestaltet werden kann

Induktion trotz magnetischer Abschirmung? Auflösung eines scheinbaren Paradoxons

Umgibt man einen stromdurchflossenen Leiter mit einer magnetischen Abschirmung, so wirkt auf ihn in einem äußeren Magnetfeld keine Lorentzkraft mehr. Dies liegt daran, dass die magnetische Flussdichte am Ort der bewegten Ladungen Null ist. Erstaunlicherweise wird dennoch bei der Bewegung eines abgeschirmten Leiters in einem äußeren Magnetfeld eine Spannung induziert. Zur Auflösung dieses Paradoxons zeigen wir in einer Reihe von Experimenten, dass sich bei der Bewegung mehrerer felderzeugender Objekte deren Felder aufheben können, ohne dass die resultierende Lorentzkraft verschwindet. Die Versuche verdeutlichen damit zum einen, dass es keine Induktionsspannung ohne lokale Wirkung einer elektromagnetischen Kraft gibt. Zum anderen erlauben sie es, das für Lorentzkraft so wichtige Konzept der Relativbewegung zu vertiefen

Professionsbezogenes Physiklernen im Lehramtsstudium: Entwicklung und Evaluation kumulativer Fachveranstaltungen

Eine physikalisch-fachliche Professionalisierung gilt in der Physik-Lehramtsausbildung als notwendig. Physik-Lehramtsstudierende sollten dabei gezielt auf die inhaltlichen Anforderungen der Schule vorbereitet werden, was jedoch selten erreicht wird (vgl. DPG 2014). Für unsere Studie wurden drei Physikveranstaltungen für Lehramtsstudierende anhand eines zuvor entwickelten Modells zum kumulativen Physiklehren und -lernen konzipiert, die den fachlichen Professionsbezug gewährleisten sollen. Der Beitrag stellt die Entwicklung der Lehrveranstaltungen und deren Evaluation vor. Die Kurse wurden bei zwei Kohorten mit  angehenden Physiklehrkräften an der Pädagogischen Hochschule Ludwigsburg eingesetzt. Für die Evaluation wurden Daten zum physikalischen Fachwissen erhoben und in einer vergleichenden Längsschnittstudie explorativ ausgewertet. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Erwerb von schulrelevantem physikalischem Wissen in der Intervention effizient erfolgt. Somit kann die kumulative Physiklehre als Modell für die Entwicklung von professionsorientierten Physikkursen in der Lehramtsausbildung dienen

Zu den Ursachen der elektromagnetischen Induktion. Ein Gesamtüberblick und Empfehlungen zur Einführung des Faraday‘schen Gesetzes

Gemäß dem Faraday‘schen Gesetz rufen Änderungen des magnetischen Flusses in Leiterschleifen Induktionsspannungen hervor. Bereits einfache Experimente zeigen allerdings, dass ein Unterschied zwischen dem Fluss des End- und des Ausgangszustands keine hinreichende Bedingung für das Auftreten von Induktion ist. Wir nehmen dies zum Anlass, den komplexen fachlichen Hintergrund insbesondere für Studierende und Referendare in kompakter Form aufzubereiten. Entscheidend für alle Induktionsphänomene ist eine auf Ladungen lokal einwirkende elektromagnetische Kraft, die eindeutig mit der integralen Größe Induktionsspannung verknüpft ist. Die in der Oberstufe und in universitären Anfängervorlesungen übliche Vereinfachung des Begriffs Flussänderung macht aus dem Faraday‘schen Gesetz eine nicht mehr allgemeingültige Flussregel, was zum Abbau der fachlichen Komplexität durchaus angebracht ist. Um Fehlinterpretationen und Verständnisschwierigkeiten zu vermeiden, empfehlen wir aber, bereits bei der Einführung des Begriffs Flussänderung den Bezug zur wirkenden Kraft herzustellen. Dies ist auch ohne mathematischen Aufwand möglich und trägt zu einem kohärenten Gesamtbild der elektromagnetischen Induktion bei

Lehrvideos aus dem Internet: Vermittlung von Geschlechterstereotypen und Diskriminierung am Beispiel simpleclub

Online-Videos haben für den physikalischen Fachunterricht eine zunehmende Bedeutung. Sie werden von Lernenden auf eigene Initiative herangezogen, aber auch von Lehrkräften in den Unterricht eingebracht. Sie müssen daher als relevante Lernmedien angesehen werden. Die vorliegende Publikation geht der Frage nach, ob die Videos des populären Anbieters simpleclub allgemein akzeptierten Vorgaben zur Rolle und Repräsentanz der Geschlechter gerecht werden. Es zeigte sich, dass in 54 untersuchten Videos weibliche Personen deutlich unterrepräsentiert waren und mehr stereotype als nicht stereotype Darstellungen verwendet wurden. Außerdem wurden keine Wissenschaftlerinnen abgebildet, die Schülerinnen als Identifikationsmöglichkeit hätten dienen können. Bei einem qualitativen Interview mit einer Gelegenheitsstichprobe von sieben Schüler*innen werteten diese ein ausgewähltes Video von simpleclub überwiegend positiv. Der gezeigte Sexismus wurde nur manchmal erkannt und selbst dann nicht generell verurteilt. Allgemein sympathisierten die Schülerinnen eher mit simpleclub als die Schüler, welche dem Unternehmen eher neutral oder negativ eingestellt waren

Studierendenbetreuung in der Physik – Eine Untersuchung an Haupt- und Nebenfachstudierenden während der Covid-19-Pandemie

Aufgrund der im Frühjahr 2020 ausgebrochenen COVID-19-Pandemie musste die Lehre an den deutschen Hochschulen ad hoc auf ein digitales Format umgestellt werden. Dies hat für Lehrende, Studierende und Verwaltung vielfältige Probleme verursacht. Ziel des vorliegenden Artikels ist es, einen exemplarischen Überblick über die Studierendenbetreuung in Physik für Neben- und Hauptfachstudierende im ersten Studienjahr während der COVID-19-Pandemie zu erhalten. Dazu wurden 231 Studierende und 15 Übungsleiter:innen an der Leibniz Universität Hannover zum Physikübungsbetrieb und der neu aufgestellten Online-Lehre am Anfang und Ende des Sommersemesters 2020 befragt. Durch die Befragung konnten nicht nur generelle Erkenntnisse über die neue Online-Lehre gesammelt, sondern auch detaillierte Einblicke in die seitens der physikdidaktischen Forschung wenig betrachteten Nebenfachveranstaltungen der Physik gewonnen werden. Die Forschungsfragen dieses Artikels beziehen sich auf Ziele der Präsenzübung, Vor- und Nachteile der neuen Online-Lehre sowie auf eine mögliche Fortführung der digitalen Lehrangebote in einer zukünftigen Post-COVID-19-Zeit. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Ansprüche an einen Physikübungsbetrieb zwischen den Haupt- und Nebenfachstudierenden kaum unterscheiden. Zu den Vorteilen der Online-Lehre zählt nach Studierendenmeinung u. a. der Gewinn an Flexibilität und die neue, digitale Präsentation der Experimente. Allerdings wird auch sichtbar, dass die Teilnehmenden vor allem mit individuellen und sozialen Problemen während des Onlinesemesters zu kämpfen hatten. Unabhängig davon, wie sich die pandemische Situation entwickelt und welche Form der Lehre in naher Zukunft möglich sein wird, können die Resultate der Evaluation zur Diskussion und Entwicklung neuer Lehrkonzepte (z. B. Hybridveranstaltungen) in den Physik-Fachbereichen beitragen

Raumkrümmung zum Anfassen - Sektormodelle aus dem 3D-Drucker 6 Autor/innen

Sektormodelle sind Anschauungsmodelle für nicht-euklidische Geometrie. Sie wurden entwickelt, um die Grundkonzepte der allgemeinen Relativitätstheorie in zwei bzw. drei Dimensionen auf anschauliche Weise darzustellen (Zahn & Kraus, 2014; Zahn & Kraus, 2019). Für eine Einführung in die Allgemeine Relativitätstheorie kann man mit solchen Modellen beispielsweise den Raum in der Nähe eines Schwarzen Lochs oder das Innere eines Neutronensterns darstellen.Der Einsatz von Sektormodellen ist nicht nur im Physikunterricht möglich. Auch im Mathematikunterricht können sie genutzt werden, um sphärische und hyperbolische Geometrien darzustellen. Sektormodelle erlauben diverse Aktivitäten der Lernenden: beispielsweise können Lernende anhand der Modelle mit einfachen Mitteln Krümmungen bestimmen und den Verlauf von Geodäten untersuchen. Die einfacheren ebenen Sektormodelle können Lernende ausgehend von der Metrik auch selbst berechnen und konstruieren (Kraus & Zahn, 2016).In diesem Beitrag geben wir eine kurze Einführung in Sektormodelle und stellen Umsetzungen mit dem 3D-Drucker, sowie ihr Potential für den Einsatz im Physikunterricht vor

Potenziale und Grenzen von Unterstützungsmaßnahmen zum wissenschaftlichen Schreiben im Paderborner Physik Praktikum 3P

Eines der Lernziele des Physikstudiums stellt der Erwerb literaler Fähigkeiten für das Verfassen wissenschaftlicher Arbeiten dar. Die Student:innen werden allerdings im Rahmen ihres Studiums bisher kaum systematisch beim Erwerb dieser Fähigkeiten unterstützt. Eine Übungsgelegenheit für das Verfassen von Texten nach wissenschaftlichem Vorbild stellt das Laborpraktikum dar, in dem die Student:innen zu den absolvierten Experimenten Laborberichte verfassen. Im Paderborner Physik Praktikum 3P wurden in den letzten Jahren vier unterschiedliche Unterstützungsangebote für das Erlernen des wissenschaftlichen Schreibens entwickelt und mittels Zufriedenheitswerten evaluiert. In dem Beitrag werden die vier Angebote auf inhaltlicher Ebene hinsichtlich der Lernwirksamkeit mittels einer schriftproduktbasierten Evaluation analysiert. Durch die vergleichende Analyse können Potenziale und Grenzen der Angebote diskutiert und Implikationen für die Gestaltung von Unterstützungsangeboten zum Erlernen des wissenschaftlichen Schreibens in der Physik abgeleitet werden

Zur Legitimation hochwertiger physikalischer Bildung für Straßenkinder und -jugendliche - The Legitimation of Quality Physics Education for Street-Connected Children and Street Youth

Weltweit leben Millionen Kinder und Jugendliche auf der Straße. Während das in Entwicklungsländern als traurige Realität hingenommen wird, ist vielen unbekannt, dass auch in westlichen Ländern, z.B. in Deutschland, Straßenjugendliche leben. Sowohl in Entwicklungsländern als auch in Deutschland sehen sich diese jungen Menschen vielfältigen Hindernissen gegenüber, die ihnen den Zugang zu einer hochwertigen Schulbildung erschweren. Das SDG „Quality Education“ fordert, dass insbesondere Kinder und Jugendliche in prekären Situationen Zugang zu allen Bildungsebenen haben müssen. Um Straßenkindern und -jugendlichen die ihnen zustehende Bildung zu ermöglichen, wurden beispielsweise Straßenschulen gegründet, in denen oft auch physikalische Bildungsinhalte vermittelt werden. Diese Studie verfolgt zwei Ziele. Erstens soll das Leben von Straßenkindern und -jugendlichen und die Ursachen für Straßenkarrieren in Entwicklungsländern und in Deutschland miteinander durch eine Literaturrecherche verglichen werden. Anschließend soll die Frage beantwortet werden, inwiefern physikalische Bildung für Straßenkinder und -jugendliche notwendig ist und folglich auch Teil von Bildungsprojekten für Straßenkinder und -jugendliche sein sollte.-----------------------------------------------------------------------------------Worldwide, there are millions of children and youth living on the streets. While this is accepted as a sad reality when it comes to developing countries, many people are unaware that street youth also exist in Western countries, such as Germany. In both developing and developed countries young people on the streets face a plethora of challenges that make it difficult for them to access quality schooling. However, one of the demands of the SDG “Quality Education“ is that children and youth in precarious living situations should be guaranteed access to all levels of education. In order to fulfill this goal different projects, for example street schools, are founded. Nowadays these projects often include physics education in their curriculum. This study has two goals. First, the life of street-connected children in developing countries and street youth in Germany is compared through an extensive literature review. Differences and similarities between these two groups and their reasons for leaving home are elaborated. Secondly, the question is answered to what extent physics education is necessary for street-connected children and street youth and consequently should be part of educational projects for them

Ein Masterstudiengang mit dem Profil Quereinstieg als alternativer Professionalisierungsweg für das Lehramt an Gymnasien und Integrierten Sekundarschulen

Der Bedarf an Lehrkräften kann in vielen Bundesländern nicht durch grundständig ausgebildete Lehramtsabsolvent:innen gedeckt werden. Mit dem Ziel einer vollständigen Unterrichtsversorgung werden auch sogenannte Quer- und Seiteneinsteiger:innen in den Schuldienst eingestellt. Für diese gängige Praxis fehlt bislang ein konzeptueller Rahmen. Ein alternativer, an den Standards für die Lehrer:innenbildung orientierter Professionalisierungsweg ist der Masterstudiengang für das Lehramt an Integrierten Sekundarschulen und Gymnasien mit dem Profil Quereinstieg (Q-Master). Der Modellstudiengang wird seit dem Wintersemester 2016/17 im Land Berlin an der Freien Universität erprobt und die ersten Absolvent:innen sind bereits im Schuldienst. Teile der Evaluation des Studiengangs fokussieren exemplarisch auf das Fach Physik. Hier wird untersucht, welche Professionalisierungswege die Studierenden durchlaufen und welche Gemeinsamkeiten und Unterschiede im Vergleich zu regulären Lehramtsstudierenden bestehen. Zu diesem Zweck werden unter anderem fachdidaktisches Wissen, Überzeugungen zum Lehren und Lernen und Berufswahlmotive erhoben. Im Beitrag werden erste Ergebnisse aus der Evaluation vorgestellt und diskutiert. Die Ergebnisse deuten auf eine gelingende Professionalisierung im Zuge des Q-Masterstudiums hin