FELS – Forschend-Entdeckendes Lernen mit dem Smartphone

Obwohl die Schulleistungen der Schülerinnen und Schüler in Physik seit dem Pisa-Schock zunahmen, gehört Physik nach wie vor zu den unbeliebtesten Fächern im Schulkanon. Gerade einmal 15,3% wollen einen naturwissenschaftlichen oder ingenieurstechnischen Beruf ergreifen, 9,2% unterhalb des OECD-Durchschnitts (PISA 2015). Um dem entgegen zu wirken, werden neue motivations- und interessenssteigernde Methoden gebraucht. Der von uns entwickelte Lernzyklus FELS (Forschend-Entdeckendes Lernen mit dem Smartphone) stellt eine solche Methode dar. Ziel ist es, die Sinnhaftigkeit von Physikunterricht in den Augen der Schülerinnen und Schüler zu erhöhen und so affektive Aspekte zu steigern. Dies soll durch einen Anschluss an die Erfahrungswelt der Lernenden mit Hilfe smartphonebasierter Experimente innerhalb eines forschend-entdeckenden Unterrichts ermöglicht werden. Das forschend-entdeckende Lernen soll die unterrichtliche Einbettung gewährleisten. Der lebensweltliche Anschluss kommt dadurch zu Stande, dass die Schülerinnen und Schüler ausserschulisch innerhalb ihrer Erfahrungswelt in Form von Hausaufgaben innerhalb eines blended-learning Szenarios experimentieren. Ein Vergleich mit den Standards der KMK bezüglich Medienkompetenz (KMK 2016) zeigt, dass FELS ein probates Mittel darstellen kann, um die entsprechenden Rahmenkompetenzen in den Physikunterricht einzubringen

Mechanismen der Biomineralisation von Calcit am Beispiel von Seeigel-Stacheln

Die kristallographische Struktur von Seeigelstacheln verschiedener Spezies wurde mit Einkristall- und Pulver-Röntgenbeugungsmethoden untersucht. Hinweise auf eine Überstruktur im Calcit-Gitter wurden dabei nicht gefunden. Die Wechselwirkung von organischen Molekülen mit der Calcit-Oberfläche bei der Biomineralisation wurde anhand des Modellsystems Calcit-(104)-Fläche in Kontakt mit Aminosäure-Molekülen in wässriger Lösung untersucht. Die atomare Struktur der Organik-Mineral-Grenzfläche wurde mit Oberflächen-Röntgenbeugung und Kraftfeld-Simulationen analysiert. Über der nur geringfügig relaxierten Calcit-Oberfläche bildet sich eine lateral periodisch geordnete Schicht aus, die aus einer Monolage Wasser und einer darüberliegenden Lage aus Aminosäure- und Wassermolekülen besteht. Die Wechselwirkung zwischen Mineral-Oberfläche und Aminosäuren wird aufgrund der Hydratisierung der Oberfläche hauptsächlich durch Van-der Waals-Wechselwirkung und Wasserstoffbrückenbindungen bestimmt.The crystallographic structure of sea urchin spines from different species of different origin was analysed with X-ray single crystal and powder diffraction techniques. Evidence for a superstructure in the calcite lattice was not found. The interaction of organic molecules with the calcite surface in the biomineralisation process was investigated using a model system of the calcite {104} surface covered with amino acid molecules in aqueous solution. The atomic structure of the organic-mineral-interface was investigated with grazing incidence X-ray diffraction and molecular modelling methods. The interface consist of a calcite surface with only slight relaxations, covered by a monolayer of water and a laterally ordered mixed monolayer of amino acid and water molecules. The interaction between the calcite surface and the amino acid layer is determined by Van-der-Waals-interaction and hydrogen bonds, due to the surface hydration