Farbiges Licht und farbige Schatten

Albert Teichrew

Lernen mit Modellen und Experimenten

Albert Teichrew

Über mich

Während des Studiums der Fächer Mathematik und Physik, der schulpraktischen Studien und im Rahmen meiner wissenschaftlichen Hausarbeit habe ich mich intensiv mit der Entwicklung von Unterrichtsmaterialien und fachdidaktischer Forschung beschäftigt. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Didaktik der Physik der Goethe-Universität Frankfurt am Main beteilige ich mich weiterhin an Forschungsprojekten und habe die Arbeit an einer Dissertation Physikalische Modellbildung mit Dynamische-Geometrie-Software aufgenommen.

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Neuigkeiten

21. November 2020

Im @MNU_BUND-Journal ist unser Beitrag zur Planung naturwissenschaftlichen Unterrichts erschienen, der die Arbeit mit Modellen und die Durchführung von Experimenten verbindet. Der Verlag erlaubt auch die Veröffentlichung auf der eigenen Homepage.

Entwicklungsarbeit

Brechung an der Halbkreisscheibe

Optik mit GeoGebra

Die Verwendung von GeoGebra bietet sich an, wenn die Geometrie der Darstellung eine Rolle spielt. Viele Themen aus der Optik lassen sich daher in GeoGebra modellieren und ermöglichen ein virtuelles Experimentieren [1].

Augmented Reality-Experiment am Spiegel

Augmented Reality

Mit dem GeoGebra 3D Grafikrechner lassen sich Visualisierungen abstrakter Strukturen modellieren und mithilfe der App auf einem Smartphone oder Tablet als virtuelle Objekte in den realen Raum platzieren [2].

Potential einer negativen und positiven Ladung

3D-Objekte

Viele physikalische Konzepte basieren auf mathematischen Strukturen, die sich in Form von 3D-Objekten visualisieren lassen. Sie lassen sich mithilfe eines 3D-Druckers "begreifbar" machen.

Forschungsinteresse

Kreislauf der Erkenntnisgewinnung

Kreislauf der Erkenntnisgewinnung

Der Kreislauf der Erkenntnisgewinnung ist ein Strukturmodell, das als Gestaltungshilfe für Lernumgebungen verwendet wird, die ein Lernen mit Modellen und Experimenten in einem gemeinsamen Problemlöseprozess ermöglichen [3].

Klassen digitalisierter Experimente

Digitalisierte Experimente

Um der oberflächlichen Verwendung der Bezeichnungen AR oder VR im Zusammenhang mit Experimenten entgegenzuwirken, wird eine Klärung der Begrifflichkeiten für digitalisierte Experimente in realen und virtuellen Umgebungen angestrebt.

Erhebungen

Für eine valide Erhebung von Schülervorstellungen zur Anfangsoptik ist ein zweistufiges Testintrument entwickelt worden. Für die Erhebung der Akzeptanz des Einsatzes digitaler Medien im Unterricht bei Lehrkräften wurde ein Fragebogen angelehnt an das Will, Skill, Tool Modell entwickelt [4].

Tagungsbeiträge zum Promotionsprojekt

Zur Vorbereitung von Studierenden auf Versuche der geometrischen Optik wird eine online Lernumgebung eingesetzt, die physikalische Modellbildung innerhalb der Dynamische-Geometrie-Software GeoGebra ermöglicht (gefördert von der Joachim Herz Stiftung).


Bisherige Erfahrungen und empirische Ergebnisse werden genutzt, um außerdem ein Schülerlabor mit Modellen und Experimenten zur Förderung physikalischer Konzepte der Anfangsoptik zu entwickeln (gefördert von der Stiftung Polytechnische Gesellschaft).

GDCP-Jahrestagung 2020 virtuell

Online-Förderung physikalischer Konzepte mit Modellen und Experimenten

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Das Schülerlabor Optik mit Modellen und Experimenten wurde als Online-Kurs virtualisiert. Zu jedem behandelten Phänomen wurden interaktive Modelle und Bildschirmexperimente gestaltet, die nacheinander mithilfe der Anleitungen eigenständig bearbeitet werden. Somit konnten Schüler*innen von Zuhause aus anhand von mehreren Fragestellungen angemessene Vorstellungen über Alltagsphänomene der Optik aufbauen.

Teichrew, A., & Erb, R. (in Druck). Online-Förderung physikalischer Konzepte mit Modellen und Experimenten. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020.

ESERA 2019 Conference

Analysis of learning with dynamic models and experiments in optics

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In a mixed-methods study, screen recordings, videos and questionnaires were used to explore how learning with dynamic models and experiments works. The results support the idea that the learning environment enables model-based hypothesis formation.

Teichrew, A., & Erb, R. (2019). Analysis of learning with dynamic models and experiments in optics. In O. Levrini & G. Tasquier (Hrsg.), Electronic Proceedings of the ESERA 2019 Conference. The beauty and pleasure of understanding: Engaging with contemporary challenges through science education, Part 3 (co-ed. Fechner, S. & Vorhoeff. R.), (pp. 330–336). Bologna: ALMA MATER STUDIORUM – University of Bologna.

GDCP-Jahrestagung 2019 in Wien

Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik

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AR-Experiment zum Lichtweg durch eine Halbkreisscheibe

In AR-Experimenten erweitern virtuelle Inhalte realen Strukturen dort, wo nicht beobachtbare Elemente zum Verständnis des Experiments beitragen und den Vergleich von Modell und Realität erleichtern. Im Rahmen einer explorativen Studie wurde mithilfe von Bildschirmaufnahmen untersucht, wie das Lernen mit AR-Experimenten verläuft.

Teichrew, A., & Erb, R. (2020). Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019.

DPG-Frühjahrstagung 2019 in Aachen

Entwicklung und Evaluation eines zweistufigen Testinstruments für Schülervorstellungen zur Anfangsoptik

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Abbildung aus dem Schülervorstellungstest

Um die Wirksamkeit von Lernumgebungen zur Förderung physikalischer Konzepte zur Anfangsoptik mit Modellen und Experimenten zu evaluieren, wurde ein zweistufiges Testinstrument mithilfe bereits bekannter Schülervorstellungen entwickelt. Neben des Testverfahrens und der Testentwicklung werden Ergebnisse aus Erhebungen und Itemanalysen präsentiert.

Teichrew, A., & Erb, R. (2019). Entwicklung und Evaluation eines zweistufigen Testinstruments für Schülervorstellungen zur Anfangsoptik. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung.

GDCP-Jahrestagung 2018 in Kiel

Videobasierte Analyse des Lernens mit dynamischen Modellen

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Konstrukte und Subdimensionen

Das Lernen mit dynamischen Modellen und Experimenten wurde mithilfe von Bildschirm- und Videoaufnahmen sowie Fragebögen untersucht. Von besonderem Interesse ist dabei, welche affektiven und kognitiven Merkmale den Lernprozess und die Hypothesenbildung beeinflussen.

Teichrew, A., & Erb, R. (2019). Videobasierte Analyse des Lernens mit dynamischen Modellen. In C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage für berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018.

DPG-Frühjahrstagung 2018 in Würzburg

Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum 

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Praktikumsversuch zur Lichtbrechung

Neben der Beschreibung des Lehrvorhabens und des explorativen Studiendesigns wird ein Strukturmodell naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung vorgestellt, das sowohl Modellbildung als auch eigenständiges Experimentieren beinhaltet. Darüber hinaus wird der Einsatz dynamischer Modelle als digitales Lernmedium diskutiert.

Teichrew, A., & Erb, R. (2018). Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung.

Wellenwanne

Vorträge und Workshops

Durchgeführte Fortbildungsveranstaltungen

3D-Druck mit GeoGebra – Modelle zum Anfassen


September 2020

Vortrag und Workshop zur Modellierung von 3D-Objekten für den Physikunterricht mit GeoGebra und Vorbereitung für den 3D-Druck mit Cura im Rahmen der DPG-Lehrergespräche.

Elektrostatische Potentiale und Felder im GeoGebra 3D Grafikrechner

März 2020

Vortrag und Workshop zu Augmented Reality-Experimenten mit GeoGebra im Rahmen der von der Joachim Herz Stiftung geförderten Ganztagsfortbildung zu Smartphones und Tablets im Physikunterricht.

Phänomenologische Optik im digitalen Zeitalter


Januar 2019

Vortrag und Workshop zum Lernen mit dynamischen Modellen und Experimenten für die Lehrkräftefortbildung im Rahmen des Transferprozesses des Polytechnik-Preises.

Nuklid-Domino: Die Entstehung schwerer Elemente zum Nachspiele

September 2017

Vortrag und Workshop zu Kernumwandlungen und Nukleosynthese schwerer Elemente in Sternen für den von der Wilhelm und Else Heraeus-Stifung geförderten Lehrkräftegesprächskreis.

Lehre

Begleitete Lehrveranstaltungen

Praktikum: Experimentelle Demonstrationen für Studierende des Lehramts an Gymnasien

Organisation, Betreuung, Feedback und Bewertung der Durchführung und Demonstration von schulüblichen Experimenten zu verschiedenen Themen des Physikunterrichts

Praktika für Studierende des Lehramts an Haupt- und Realschulen

Betreuung mehrerer Versuche aus den Themengebieten:

  1. Mechanik und Wärmelehre
  2. Elektrizität und Magnetismus
  3. Optik

Förderung

Joachim Herz Stiftung Logo

Fortbildung zum Thema digitale Medien

März 2020

Stiftung Polytechnische Gesellschaft

Schülerlabor Optik mit Modellen und Experimenten

2019 bis 2020

Stiftung Polytechnische GesellschaftStiftung Polytechnische Gesellschaft

Fortbildung im Rahmen des Transferprozesses des Polytechnik-Preises

Januar 2019

Joachim Herz Stiftung Logo

Junior-Fellow im Kolleg Didaktik:digital

2018 bis 2019

Auszeichnungen, Urkunden und Zertifikate

Urkunde Junior Fellow im Kolleg Didaktik:digital
eLearning-Zertifikat
Eugen Hartmann-Didaktikpreis
Mitgliedschaft DPG

Literatur

  1. Erb, R. (2016). Optik mit GeoGebra. Berlin, Boston: De Gruyter.
  2. Teichrew, A., Erb, R., Wilhelm, T., & Kuhn, J. (2019). Elektrostatische Potentiale und Felder im GeoGebra 3D Grafikrechner. Physik in unserer Zeit, 50(5), 254–255.
  3. Teichrew, A., & Erb, R. (2018). Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung.
  4. Knezek, G., & Christensen, R. (2015). The Will, Skill, Tool Model of Technology Integration: Adding Pedagogy as a New Model Construct. Proceedings of the International Association for Development of the Information Society (IADIS). Presented at the 12th International Conference on Cognition and Exploratory Learning in the Digital Age (CELDA) in Maynooth, Greater Dublin, Ireland.

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