Zur phänomenologischen Beschreibung der Beugung im Konzept optischer Wege : Entwicklung und Erprobung einer Unterrichtsreihe für die gymnasiale Oberstufe

In der vorliegenden Arbeit wird ein Curriculum zur Beugung vorgestellt, welches sich in ein Kerncurriculum und Erweiterungsmodule gliedert. Das Kerncurriculum geht von einer systematischen Erarbeitung von Erscheinungsreihen aus, zunächst in Form von Freihandversuchen. Dabei werden periodische Strukturen vor das Auge gehalten und durchblickt. Erst in einem zweiten Schritt treten entsprechende komplexere Versuchsaufbauten hinzu. Der Zusammenhang zwischen den durchblickten oder durchleuchteten periodischen Strukturen und den Konfigurationen der Beugungsbilder wird im Konzept optischer Wege beschrieben. Optische Wege werden dazu operational definiert und als geometrische Ordnungselemente eingeführt, die dem Zusammenhang zwischen den jeweils wirksamen räumlichen Bedingungen und den auftretenden Erscheinungen immanent sind. Den methodischen Rahmen des Kerncurriculum bildet damit eine phänomenologische Vorgehensweise - insbesondere, weil die optischen Wege nicht als ein Vorstellungskomplex gefasst werden, den man zur ursächlichen Erklärung eines Phänomens heranziehen kann. In einem Erweiterungsmodul des Curriculums wird im Einzelnen ausgeführt, wie es durch dieses methodische Vorgehen schon bei der Thematisierung der Beugung möglich ist, die holistischen Eigenschaften der Quantentheorie anzulegen und vorzubereiten. Dadurch kann der Übergang von der Beugung zur Quantentheorie in einem einheitlichen methodischen Rahmen erfolgen und eine vertikale Vernetzung der Unterrichtsinhalte unterstützen. Entsprechend dem von ERB und SCHÖN ausgearbeiteten Lichtwegkonzept bekommt auch beim Konzept optischer Wege das FERMAT-Prinzip eine zentrale Stellung. Es wird in der vorliegenden Arbeit räumlich formuliert. Im zentralen Thema des Kerncurriculums, der Beugung am Gitter, reichen in Erweiterung des FERMAT-Prinzips dann zwei Bedingungen aus, die man an die optischen Wege stellen muss, um diese Beugungserscheinungen umfassend zu beschreiben. Auch komplexe Zusammenhänge, wie beispielsweise die Invarianz des Beugungsbildes unter Translationen des Gitters, sind so anschaulich zu erklären. Das Beugungsbild eines Gitters tritt in der Brennebene einer Linse auf. Da es invariant unter Translationen des Gitters ist, darf auch ein Abstand zwischen Gitter und Linse gewählt werden, welcher größer als deren Brennweite ist. Je nach Stellung eines Schirms hinter der Linse erhält man so entweder das Beugungsbild oder das Abbild des Gitters. Eine Darstellung beider Situationen im Konzept optischer Wege lässt den Zusammenhang zwischen Beugungs- und Abbild sehr deutlich hervortreten und macht Experimente zur optischen Filterung unmittelbar verständlich. Die in diesem Rahmen eingeführte kontextuale Abbildung rundet das Kerncurriculum ab und arbeitet die Gesamtheit der wirksamen Bedingungen besonders heraus. Gleichzeitig gelingt es, Eigenschaften der FOURIER-Transformation auf einer elementaren Ebene zu behandeln. In einem der Erweiterungsmodule werden die Beugungsbilder bei Rotationen eines Gitters untersucht. Dabei treten Beugungsbilder in Form von Kegelschnitten auf. Es wird gezeigt, wie die schon im Kerncurriculum in Erweiterung des FERMAT-Prinzips formulierten beiden Bedingungen an die optischen Wege sich weiterhin als tragfähiger Beschreibungsansatz erweisen. Dabei können Elemente der Festkörperphysik anschaulich eingeführt werden – hier sind es die LAUE-Kegel. In einem anderen Erweiterungsmodul schließen sich eine anschauliche Herleitung des reziproken Gitters und der EWALD-Kugel an. Das Erweiterungsmodul, welches den Übergang zur Quantentheorie thematisiert, geht von der Beugung am Doppelspalt aus und sieht dort die Einführung des Zeigerformalismus vor. Der Kontrast zur phänomenologischen Vorgehensweise des Kerncurriculums ermöglicht eine saubere Unterscheidung zwischen den optischen Wegen als immanenten Ordnungselementen und den Zeigern als abstrakten Symbolen, die Wellenfunktionen repräsentieren. Methodendiskussionen werden so unterstützt. Im Zentrum des Moduls steht die Besprechung von Welcher- Weg-Experimenten. Die kontextuale Abbildung im Konzept optischer Wege führt dabei, wie oben bereits erwähnt, ohne methodischen Bruch auf das Superpositionsprinzip der Quantentheorie. Die schulische Erprobung des Kerncurriculums und einiger Erweiterungsmodule ergab schließlich, dass die operationale Definition der optischen Wege und die Formulierung von Kriterien an diese optischen Wege zur Beschreibung der Beugung es ermöglicht, durch tragfähige Begriffe bei den Schülern ein Bewusstsein für Zusammenhänge zwischen Teilinhalten des Unterrichtes zu wecken und die Beugung in eine Fülle optischer Erscheinungen zu integrieren. Der Übergang vom Experiment zu abstrakten Lerninhalten wird dann durch den Unterricht deutlich und generiert ein hohes Methodenbewusstsein

Akzeptanz von E-Learning: eine Auseinandersetzung mit dem Technologieakzeptanzmodell zur Analyse individueller und sozialer Einflussfaktoren

Der Einsatz von E-Learning als Innovation im Bildungsbereich wird konfrontiert mit Akzeptanzproblemen bei den potentiellen Anwendern. Das Ziel dieser Arbeit besteht darin, die Gründe für diese fehlende Nutzungsbereitschaft auf Basis eines empirischverhaltenswissenschaftlichen Ansatzes zu untersuchen. Dahinter steht die Überlegung, Kenntnisse über mögliche Akzeptanztreiber aus der Perspektive der Lernenden zu erzielen und damit Hinweise für die erfolgreiche Gestaltung von virtuellen Lernarrangements zu gewinnen. Zur Zielerreichung wird auf das Technologieakzeptanzmodell von Davis (1989) zurückgegriffen. Zunächst wird analysiert, inwieweit dieses Modell geeignet ist, die Akzeptanz von E-Learning hinreichend vorherzusagen. Da das Modell auf eine Erklärung der Wirkungsweise sozialer Einflussfaktoren bei der Akzeptanzvorhersage verzichtet, wird in einem weiteren Schritt der Einfluss der Subjektiven Norm im Rahmen des Technologieakzeptanzmodells untersucht. Abschließend wird sich in dieser Arbeit mit dem Einfluss von persönlichkeitspsychologischen Determinanten auf die Akzeptanz von E-Learning auseinandergesetzt. Die Analyse zeigt, dass das originäre Technologieakzeptanzmodell zur Verhaltensvorhersage von E-Learning-Systemen nur bedingt verwendet werden kann. Die theoretisch begründete Eigenschaft der Verhaltensintention als alleinige Bestimmungsgröße der tatsächlichen Nutzung konnte nicht bestätigt werden. Das Akzeptanzverhalten wird direkt durch den wahrgenommenen Systemnutzen bestimmt. Die Bedeutung der Intention zur Verhaltensvorhersage ist statistisch nicht bedeutsam. Durch die Modellmodifikation konnte gezeigt werden, dass neben dem wahrgenommenen Nutzen, auch die Subjektive Norm einen direkten Einfluss auf das Akzeptanzverhalten ausübt. Ferner zeigen die Ergebnisse, dass Persönlichkeitsmerkmale keinen Einfluss auf die Akzeptanz von E-Learning haben

Forum - Ausgabe 2011/2012

Informiert über die Forschungsaktivitäten an der Hochschule Konstanz im Jahr 2011/2012

Analyse und Bewertung des Elektrizitätssystems und des Wärmesystems der Wohngebäude in Deutschland

Die Arbeit befasst sich mit der Analyse und Bewertung des Elektrizitätssystem und des Wärmesystems der Wohngebäude in Deutschland bis zum Jahr 2050. Das Untersuchungsziel besteht neben einer Analyse der zeitlichen Veränderung der Teilenergiesysteme insbesondere darin, das Potenzial von Technologien an der Schnittstelle von Elektrizität und Wärme zu identifizieren sowie die Entwicklung vor dem Hintergrund der energie- und klimapolitischen Ziele im Wärmesystem der Wohngebäude zu bewerten

Analyse und Bewertung des Elektrizitätssystems und des Wärmesystems der Wohngebäude in Deutschland

Die Arbeit befasst sich mit der Analyse und Bewertung der Entwicklung des Elektrizitäts- und Wärmesystems der Wohngebäude in Deutschland bis zum Jahr 2050. Das Untersuchungsziel besteht neben der Analyse der zeitlichen Veränderung der Teilenergiesysteme insbesondere darin, das Potenzial von Technologien an der Schnittstelle von Elektrizität und Wärme zu identifizieren sowie die Entwicklung vor dem Hintergrund der energie- und klimapolitischen Ziele im Wärmesystem der Wohngebäude zu bewerten