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Didaktik der Physik Dienstag DD 26.2 Di 13:30 Galerie 1 Electro-optic characterization of DR1 doped PMMA films by use of waveguide sample geometry. — •Dimitrios Anestopoulos, Vassilios Giannetas, Petros Persefonis, and Dimitrios Zevgolis — Physics Department, University of Patras, GR 26500 Patras The linear electro-optical coefficients r33 and r13 of a strongly nonlinear organic chromophore, DR1 in PMMA solid matrix, were measured via a technique based on a waveguide sample geometry. The technique used is simple and accurate and the interpretation is straight forward. Viscous solutions of DR1 and PMMA were prepared in chlorophorm and films were made from these solutions by casting onto metallic (Al) substrates. The polymeric surfaces of two substrates were pressed together to from a sandwich. A DC poling electric field was applied to the metallic substrates (acting as electrodes). A He-Ne laser beam, polarized at 45o with respect to the poling direction, in transmitted through the DR1/PMMA film. A polarizer placed in front of a photodiode was used to determine the polarization state of the beam. The relation between the electro-optical coefficients r33 and r13 (—r33-r13—) was calculated via the induced birefringence Dn. The results indicate a strong nonlinearity, which remains constant for a significant period of time. The birefringence and the electro-optical coefficients observed were of the order 10-5 and 10pm/V respectively. Similar results were obtained from films of various concentrations of DR1 in PMMA. DD 26.3 Di 13:30 Galerie 1 Bewertung des naturwissenschaftlichen Unterrichts aus der Sicht von Auszubildenden zur/ zumTechnischen Assistentin/en — •Friederike Korneck und Tanja Heibel — Institut für Didaktik der Physik, J.W.Goethe-Universität Frankfurt Nicht nur in den akademischen Berufen, sondern auch in den naturwissenschaftlich-technischen Ausbildungsberufen zeichnet sich in den letzten Jahren ein gravierender Nachwuchsmangel ab, wie z.B. bei der Ausbildung zum Beruf des /der MTA (Medizinisch- Technischen Assistenten/in). Die vorliegende Untersuchung stellt eine Pilotstudie dar, in der zunächst Schülerinnen und Schüler an sechs verschiedenen MTA-Schulen befragt wurden: Inwieweit fühlen sich diese Auszubildenden durch ihre allgemeine Schulausbildung auf die Berufsausbildung vorbereitet? Weshalb empfinden sie sich als kompetent für einen wissenschaftlichen Beruf? Wie beurteilen sie die Qualität des naturwissenschaftlichen Unterrichts - in der allgemeinbildenden Schule, aber auch in ihrer jetzigen Ausbildung? Welche Vorbildung wäre aus ihrer derzeitigen Sicht wünschenswert? Die Motive und Entscheidungswege von Schülerinnen und Schülern sollen transparent gemacht werden, um Strategien für den naturwissenschaftlichen Unterricht an allgemeinbildenden Schulen entwickeln zu können. DD 26.4 Di 13:30 Galerie 1 Wie bereitet der Physikunterricht in der Hauptschule auf die Berufsausbildung vor? — •Michael Späth, Dirk Siefert und Manuela Welzel —Pädagogische Hochschule Heidelberg Im Rahmen eines Forschungsprojekts zu Kontextbedingungen für Physikunterricht in der Hauptschule soll untersucht werden, welche technischen Berufe von Hauptschulabgängern ergriffen werden, welche Anforderungen an die Auszubildenden in diesen Berufen gestellt werden und wie Hauptschulabgänger ihren bisherigen Physikunterricht im Zusammenhang mit der Vorbereitung auf ihre Berufsausbildung beurteilen. Weiter interessiert uns, wie die für die berufliche Ausbildung Verantwortlichen die Schulabgänger beurteilen. Dazu wurden am Berufsinformationszentrum die in den ” Blättern zur Berufskunde“ enthaltenen Ausbildungsrahmenpläne für die Berufsausbildung sowie Angaben des statistischen Bundesamtes zur Gesamtzahl abgeschlossener Ausbildungsverträge analysiert. Diese Analyse ergab die zahlenmäßig wichtigsten Hauptschulabgängerberufe, die direkte Bezüge zum Unterrichtsfach Physik haben. Befragungen von Ausbildern in den ermittelten Berufen sollen aufklären, welche Bedeutung den Physikinhalten in der tatsächlichen Ausbildung zukommt und welche Erwartungen die Ausbilder an den Physikunterricht in der Hauptschule haben. Ergänzt werden die Ergebnisse durch Befragungen von Schülern 9. Hauptschulklassen. DD 26.5 Di 13:30 Galerie 1 Einbeziehung von Technik in den Physikunterricht - Ergebnisse einer empirischen Untersuchung bei Schülern und Physiklehrkräften an Gymnasien — •Rudolf Spiegel — Wiener Weg 8 50858 Köln Die Vermittlung grundlegender techn. Kenntnisse im Sinne allgemeiner nw. Grundlagen und techn. Prinzipien von Geräten und Verfahren, die unsere hoch technisierte Umwelt prägen, wird heute unbestritten auch als Aufgabe des Physikunterrichtes (PU) gesehen. Eine Umfrage unter 6300 Schülern und 500 Physiklehrkräften an Gymnasien aller Bundesländer zeigte, dass Schülerinnen und Schüler eine deutlich stärkere Einbeziehung techn. Inhalte in den PU befürworten, wobei im Vordergrund die Handlungsfähigkeit im Umgang mit technischen Geräten des täglichen Lebens steht und erst danach das Verständnis dafür. Da den Schülern der Unterschied zwischen Physik und Technik oft nur unzureichend klar ist, haben sie hinsichtlich der unmittelbaren Anwendungsfähigkeit der Inhalte des PUs oft Erwartungen, die der Unterricht weder erfüllen kann noch soll. Um dies zu vermeiden, sollte das Verhältnis von Physik und Technik im Unterricht thematisiert werden. Die beteiligten Physiklehrkräfte sprechen sich ebenfalls für eine weitergehende Berücksichtigung technischer Sachverhalte im Physikunterricht aus, sehen sich aber aufgrund ihrer Ausbildung derzeit überwiegend nicht dazu in der Lage, diese techn. Sachverhalte umfassend vermitteln zu können. (Siehe auch den gleichnamigen Vortrag.) DD 26.6 Di 13:30 Galerie 1 Individuelle Erfahrungen mit Naturphänomenen im Sachunterricht — •Hilde Köster —Universität Essen Ursprüngliches Spielen und Explorieren geht vom Kind selbst aus. Erst diese Bedingung gewährleistet eine von allen äußeren Erwartungen freie Auseinandersetzung des Kindes mit einem Sachverhalt, Gegenstand oder Phänomen. Dabei werden selbstorganisierte Lernprozesse im Kind in Gang gesetzt, denen kein vorgezeichneter und durch die Sichtweise der Erwachsenen vorgeprägter Plan zugrunde liegt. Spielerische Erfahrungen, die nicht ziel- oder zweckgebunden sind, werden jedoch in der Regel in den außerschulischen Lebensbereich verwiesen. Sie fließen zwar als Vorerfahrungen bzw. Vorwissen als für das Lernen wichtigste Ressource in den Unterricht mit ein. Ein Aufnehmen dieses ungerichteten Erlebens und Lernens in die didaktische Kultur des Sachunterrichts wurde bisher jedoch nicht angedacht. Der Ansatz, individuelle ästhetische Erlebnisse und Erfahrungen mit Naturphänomenen in den Sachunterricht zu integrieren, wurde in unterschiedlichen Unterrichtssituationen erprobt. Dabei wurde untersucht, inwiefern Kinder diese neue Freiheit für sich zu nutzen im Stande sind, welche Erfahrungen sie gewinnen und wie sie mit diesen Erfahrungen umgehen. DD 26.7 Di 13:30 Galerie 1 Fortbildung in der Ausbildung: Ein Projekt zur Lehrerweiterbildung in der zweiten Ausbildungsphase — •Michael Neunzig 1,2 , Vanessa Möhring 1 , Peter Hoffmann 1 , Wolfgang Wegner 1 , Markus Westhoff 1 und Christoph Unger 1 — 1 Studienseminar S II Mönchengladbach — 2 GerhardMercatorUniversität Duisburg Wie kann Referendaren die Fähigkeit zur eigenen und kollegialen Fortbildung vermittelt werden. Im Studienseminar Mönchengladbach haben wir zum Abschlußdes Refendariats ein Projekt durchgeführt, in dem referendare eine Fortbildungsveranstaltung für Lehrer des Seminarbezirks durchführten. Inhaltlich einigten wir uns darauf, das Modellbildungs- und MesssystemPAKMAineinemhalbtägigen Workshop vorzustellen. Auf dem Poster werden sowohl Beispiele aus dieser Projektarbeit als auch die Auswertung des Projektes dargestellt. DD 26.8 Di 13:30 Galerie 1 Physik für Schülerinnen/Physik für Schüler — •Bärbel Fromme und Hildegard Hammer — Institut für Angewandte Physik, Heinrich- Heine- Universität Düsseldorf, Universitätsstr.1, 40225 Düsseldorf Physik für Schülerinnen/Physik für Schüler ist ein Projekt an der Heinrich-Heine-Universität, das ganztägig anjeweils 4 Tagen in den Oster- und Herbstferien stattfindet. Zielgruppe sind die Klassen 5-10 von Gymnasien und Gesamtschulen. Die Schülerinnen und Schüler führen Experimente aus verschiedenen Teilgebieten derPhysik in kleinen Gruppen unter Anleitung selbstständig durch. Anschließend werden die Experimente mit Hilfe von PCs im Rechenzentrum beschrieben und ausge-
Didaktik der Physik Dienstag wertet, wobei die Schülerinnen und Schüler eine Einführung in gängige Software (Word, Excel,..) erhalten. Jungen und Mädchen arbeiten in getrennten Gruppen um das unterschiedliche Experimentierverhalten besser berücksichtigen zu können. Bei der Experimentauswahl wurde darauf geachtet, dass neben einigen mehr spielerischen Versuchen, wie zum Beispiel Solarzellenbau“ oder Fotografieren von Magnetfeldlinien“ ins- ” ” besondere quantitative Messungen verschiedener Größen (Zeit, Temperatur, Stromstärke, Spannung....) durchgeführt werden. So kann ein reales Bild der Physik als exakte Wissenschaft, in der aus Messungen Rückschlüsse auf Naturgesetze und - phänomene gezogen werden, vermittelt werden. DD 26.9 Di 13:30 Galerie 1 COULOMB-Kraft und Magnetismus — •Friederich Karl Schmidt und Ulrich Finke — Saure Wiese 9, 51766 Engelskirchen Das Gesetz von COULOMB an den Anfang der Elektostatik zu stellen, konnte bis dato als unpädagogisch gelten, weil eine schülergemäße Herleitung nicht zur Verfügung stand. Hier wird nun gezeigt, wie man dieses Gesetz sowohl an der Anordnung geladene Hohlkugel“ wie auch ” mit Hilfe der Anordnung planparallele Platten“ableiten kann. Weiter- ” hin wird mit einer einfachen Energiebilanz gezeigt, wann und warum eine kugelsymmetrische Raumladung einer Punktladung äquivalent ist. Eine relativistische Betrachtung ermöglicht die Einordnung der magnetischen Wechselwirkung in die elektrostatische Darstellung. DD 26.10 Di 13:30 Galerie 1 Praktikumsversuch: Erzeugung und Messung von Magnetfeldern — •Ingrid Wilke, Tobias Korn, Uwe Pape und Frank Hollweg — Universitaet hamburg, Fachbereich Physik, Junigusstrasse 11, 20355 Hamburg Wir berichten über das neue Konzept für einen Versuch zum Thema Erzeugung und Messung von Magnetfeldern im Physikalischen Praktikum für Naturwissenschaftler. Zielgruppe des Praktikumversuchs sind Studierende im Grundstudium der Physik im Haupt- und Nebenfach. Inhalt des Versuchs sind die qualitative und quantitative Beschreibung der magnetischen Felder von Permanentmagneten und stromdurchflossenen Leitern sowie der Halleffekt. Das didaktische Konzept des Versuchs basiert auf den Elementen des entdeckenden und des genetischen Lernens. Im Rahmen dieses Konzepts entwickeln und entwerfen die Studierenden Teile des Versuchsplan selbstständig. Die Steuerung dieses Prozess erfolgt durch Leitfragen. Der Versuchsteil Hall-Effekt ist so gestaltet, dass Studierenden die spannende Suche Ernest Halls nach der Hallspannung miterleben und nachvollziehen. DD 26.11 Di 13:30 Galerie 1 Didaktische Rekonstruktion eines physikalischen Praktikums für Physiker — •Knut Neumann 1 , Dieter Schumacher 1 und Manuela Welzel 2 — 1 Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf — 2 Pädagogische Hochschule Heidelberg In Deutschland sind physikalische Praktika für Physiker in den letzten Jahrzehnten in ihrer didaktischen Struktur gar nicht oder nur unwesentlich verändert worden. Im Rahmen der auf dem Poster vorgestellten Arbeit wird durch einen iterativen Prozess auf Grundlage des Modells der Didaktischen Rekonstruktion ein neues Physikalisches Praktikum für Physiker entwickelt. Die Neukonstruktion erfolgt auf Basis bisheriger Forschungsergebnisse im Bereich der Lernprozessforschung und verwendet konsequent vorhandene Evaluationsmethoden zur Optimierung des iterativen Entwicklungsprozesses. Das Poster stellt den theoretischen Hintergrund und die Einbettung der Arbeit dar; weiterhin zeigt es die Ergebnisse, die im ersten Iterationsschritt erhalten wurden, und die daraus folgenden Konsequenzen für die Entwicklungsphase. DD 26.12 Di 13:30 Galerie 1 Sperrschichtkapazitäten in Halbleiterdioden — •Wolfgang Schenk —Universität Leipzig Die Sperrschichtkapazität von Halbleiterdioden lässt sich in charakteristischer Weise durch die angelegten Sperrspannung steuern. Dabei hängt die quantitative Beschreibung des Zusammenhangs zwischen der Sperrschichtkapazität der Halbleiterdiode und der Sperrspannung entscheidend von der Geometrie der Raumladungszone (Dotierungsprofil) ab. Im Rahmen eines Praktikumsversuches wird unter der Voraussetzung eines einfachen abrupten Dotierungsprofils und bei Berücksichtigung geeigneter Ersatzschaltungen die quantitative Analyse von Messdaten, die mit einem Resonanzverfahren (Serienresonanzkreis) ermittelt wurden, durchgeführt. An zwei einfachen Beispielen werden die Einsatzmöglichkeiten von spannungsgesteuerten Sperrschichtkapazitäten demonstriert. DD 26.13 Di 13:30 Galerie 1 Hinweise zumBau eines Teslatransformators — •Heidrun Untch — Didaktik der Physik, Staudtstrasse 7, 91058 Erlangen Der Teslatransformator ist ein weit verbreitetes Gerät für effektvolle Schauversuche. Den meisten ist er wohl aus der Schule oder Physikvorlesungen bekannt. Mittlerweile spielt der Teslatransformator auch eine gewisse Rolle im Bereich der Esoterik, wie man aus vielen Hinweisen im Internet erkennen kann. Seine Funktionsweise lässt sich mit physikalischen Grundkenntnissen der Schule erklären; will man so ein Gerät jedoch nachbauen, so tauchen bei der praktischen Umsetzung eine Reihe technischer Probleme auf über deren Lösung berichtet werden soll. Ferner soll an dieser Stelle verdeutlicht werden, dass der Begriff Teslatransformator im üblichen Sinne irreführend ist. DD 26.14 Di 13:30 Galerie 1 Bandgenerator für Schauversuche — •Eva Maria Schneider — Didaktik der Physik, Staudtstr.7, 91058 Erlangen Bandgeneratoren können ein wichtiges Hilfsmittel für Schauvorlesungen darstellen. Die heute kommerziell erhältlichen sind mehr auf den Schulbetrieb abgestimmt und viel zu klein für den obigen Zweck. Der Neubau eines geeigneten Gerätes stellt damit eine interessante Herausforderung dar. Man stellt fest, dass sich beim Selbstbau eine Reihe technischer und physikalischer Probleme ergeben, über deren Lösung berichtet werden soll. DD 26.15 Di 13:30 Galerie 1 Fluoreszenz neu gesehen — •Jochen Engert —DidaktikderPhysik, Staudtstr. 7, 91058 Erlangen Vielen ist die Erscheinung Fluoreszenz aus Schwarzlichttheater, Discotheken oder Werbematerialien visuell bekannt, der physikalische Hintergrund wird hingegen oft nicht hinterfragt. Unter dem Gesichtspunkt, das Thema auch im Unterricht aufzugreifen, wird dieses Gebiet aus der Sicht neuer Materialien und Deutungsvorschläge exemplarisch dargestellt. DD 26.16 Di 13:30 Galerie 1 Freihandspektroskopieexperimente im Unterricht und als Hausaufgabe — •Michael Vollmer — Fachhochschule Brandenburg Optische Spektroskopie wird in Schule und Hochschule selten experimentell durch Demonstrationsexperimente motiviert bzw. veranschaulicht. Dies ist insofern verwunderlich, als die dafür benötigten Geräte und Gegenstände praktisch in jeder Schul- sammlung verfügbar sind. Es werden einige Freihandexperimente mit Prismen und Gittern vorgestellt, mit denen sehr einfach qualitativ Absorptionsspektren im Unterricht behandelt werden können und es werden Tipps für Heimexperimente der Schüler mit Alltagsgegenständen gegeben. DD 26.17 Di 13:30 Galerie 1 Ein neues Beschleunigungsmesssystem für die unterschiedlichsten Bewegungen — •Uwe Hoffmann — Didaktik der Physik, Staudtstraße 7, 91058 Erlangen Es wird ein selbstentwickeltes Messgerät zur drahtlosen Erfassung von Beschleunigungen vorgestellt. Dabei kommt der mikromechanische Beschleunigungssensor ADXL202 der Firma Analog Devices zum Einsatz. Die gesammelten Messwerte werden entweder in einem Eeprom zwischengespeichert oder unmittelbar per Funk an einen PC übertragen. Dort stehen sie dann zur Weiterverarbeitung - beispielsweise mittels Excel - zur Verfügung. Das Messsystem kann am Posterstand getestet werden. DD 26.18 Di 13:30 Galerie 1 Modellexperimente mit neuen Ultraschallsendern — Ein Zugang zur medizinischen Ultraschalldiagnostik — •Christian Feldmann, Marcus Nientiedt und H. Joachim Schlichting — Universität Münster, Institut für Didaktik der Physik, Wilhelm-Klemm- Str. 10, 48149 Münster Das sogenannte A–Bild erlaubt eine Aussage über die Lage und Art unterschiedlicher biologischer Gewebe und ist Grundlage der medizinischen Ultraschalldiagnostik. Ein ausgesandter Ultraschallimpuls wird an jeder körperinneren Grenzfläche in Abhängigkeit der jeweiligen Wellenwiderstände unterschiedlich stark reflektiert. Der fachdidaktischen, experimentellen Aufbereitung dieses wichtigen
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