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Lernen mit Modellen und Experimenten

Materialien für den Physikunterricht und Publikationen

Zum Optik Lernkurs Zu den AR-Experimenten

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 arbeite an meiner Dissertation zu dem Thema Physikalische Modellbildung mit dynamischen Modellen.

Entwicklungsarbeit

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

Augmented Reality (AR) bedeutet, die Sicht auf eine reale Umgebung mit virtuellen Objekten zu erweitern. In AR-Experimenten werden reale Experimente durch virtuelle Objekte erweitert, die zum Verständnis des Experiments beitragen [2].

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

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].

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 [4].

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 [5].

Neuigkeiten

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Publikationen

Stand: 10.08.2022

📃 Zeitschriftenbeiträge [9]

Wilhelm, T. & Teichrew, A. (2022). Der Synchronmotor des Elektroautos: Mit AR die Funktionsweise des Synchronmotors leichter verstehen. NiU Physik, 33(189/190), 17–21.
Teichrew, A. & Erb, R. (2022). Dynamisch modelliert. Physik Journal, 21(2), 25–28.
Teichrew, A. & Erb, R. (2021). Elektrische Potentiale zum Anfassen: 3D-Druck mit GeoGebra. Plus Lucis, 2021(2), 13-16.
Teichrew, A., Wilhelm, T. & Kuhn, J. (2021). Experimente im Science Journal dokumentieren. Physik in unserer Zeit, 52(1), 44–45.
Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Lernen mit Modellen und Experimenten: Von der Beobachtung zur Erkenntnis am Beispiel des Regenbogens. MNU, 73(6), 481–486.
Teichrew, A. & Erb, R. (2020). How augmented reality enhances typical classroom experiments: examples from mechanics, electricity and optics. Physics Education, 55(6), 065029.
Erb, R. & Teichrew, A. (2020). Geometrische Optik mit GeoGebra. NiU Physik, 31(175), 24–28.
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.
Teichrew, A. & Wilhelm, T. (2016). Exponentielle Abnahme sichtbar gemacht. PdN - Physik in der Schule, 65(5), 43–47.

📘 Monographien [1]

Teichrew, A. (2016). Didaktische Rekonstruktion der Nukleosynthese schwerer Elemente. Wissenschaftliche Hausarbeit im Rahmen der Ersten Staatsexamensprüfung für das Lehramt an Gymnasien Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt am Main. Ausgezeichnet mit dem Physikdidaktik-Preis des Physikalischen Vereins (ehemals Eugen Hartmann-Didaktikpreis).

📖 Buchbeiträge [7]

Teichrew, A. (2022). Experimente im Science Journal dokumentieren. In T. Wilhelm & J. Kuhn (Hrsg.), Für alles eine App: Ideen für Physik mit dem Smartphone (S. 91–95). Berlin, Heidelberg: Springer.
Teichrew, A. & Erb, R. (2022). Elektrostatische Potenziale und Felder im GeoGebra 3D Rechner. In T. Wilhelm & J. Kuhn (Hrsg.), Für alles eine App: Ideen für Physik mit dem Smartphone (S. 249–255). Berlin, Heidelberg: Springer.
Sührig, L., Hartig, K., Teichrew, A., Winkelmann, J., Erb, R., Horz, H. et al. (2021). Experimente im inklusiven Physikunterricht: Was sagen Lehrkräfte? In S. Hundertmark, X. Sun, S. Abels, A. Nehring, R. Schildknecht, V. Seremet et al. (Hrsg.), Naturwissenschaftsdidaktik und Inklusion. 4. Beiheft zur Zeitschrift „Sonderpädagogische Förderung heute“ (S. 147–160). Weinheim Basel: Beltz Juventa in der Verlagsgruppe Beltz.
Teichrew, A. & Erb, R. (2021). Experimente mit Augmented Reality erweitern: Einblendung virtueller Objekte mit GeoGebra am Spiegel. In J. Meßinger-Koppelt & J. Maxton-Küchenmeister (Hrsg.), Naturwissenschaften digital: Toolbox für den Unterricht (Band 2, S. 20–23). Hamburg: Joachim Herz Stiftung.
Freese, M., Winkelmann, J., Ullrich, M., Teichrew, A. & Erb, R. (2021). Einsatz von Augmented Reality: Phasenvernetzt und praxisorientiert vermittelt. In M. Kubsch, S. Sorge, J. Arnold & N. Graulich (Hrsg.), Lehrkräftebildung neu gedacht: Ein Praxishandbuch für die Lehre in den Naturwissenschaften und deren Didaktiken (S. 237–242). Münster: Waxmann Verlag GmbH.
Glatz, L. C., Erb, R. & Teichrew, A. (2021). Studierende erstellen interaktive Experimentiervideos. In M. Kubsch, S. Sorge, J. Arnold & N. Graulich (Hrsg.), Lehrkräftebildung neu gedacht: Ein Praxishandbuch für die Lehre in den Naturwissenschaften und deren Didaktiken (S. 223–227). Münster: Waxmann Verlag GmbH.
Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Hauptsache Augmented? Klassifikation digitalisierter Experimentierumgebungen. In K. Kaspar, M. Becker-Mrotzek, S. Hofhues, J. König, & D. Schmeinck (Hrsg.), Bildung, Schule, Digitalisierung (S. 421–426). Münster: Waxmann Verlag GmbH.

🗣️ Tagungsbeiträge [18]

Teichrew, A. & Winkelmann, J. (2022). Ein Fragebogen zum Umgang mit Modellen im Unterricht. In S. Habig & H. van Vorst (Hrsg.), Unsicherheit als Element von naturwissenschaftsbezogenen Bildungsprozessen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2021 (S. 544–547). Universität Duisburg-Essen.
Weber, J. & Teichrew, A. (2021). Akzeptanzbefragung zu Augmented Reality-Experimenten auf dem Spielplatz. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. virtuell.
Teichrew, A. & Grasse, M. (2021). Augmented Reality-Experimente zur Wellenphysik. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. virtuell.
Teichrew, A. & Erb, R. (2021). 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 (S. 205-208). Universität Duisburg-Essen.
Freese, M., Winkelmann, J., Teichrew, A. & Ullrich, M. (2021). Nutzung von und Einstellungen zu Augmented Reality im Physikunterricht. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020. Universität Duisburg-Essen.
Glatz, L. C., Erb, R. & Teichrew, A. (2021). Interaktive Experimentiervideos zum Teilchenmodell. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020. Universität Duisburg-Essen.
Sührig, L., Hartig, K., Teichrew, A., Winkelmann, J., Ullrich, M., Horz, H. & Erb, R. (2021). Inklusiv experimentieren? Ein Konzept für einen Physikunterricht für alle. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020. Universität Duisburg-Essen.
Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Augmented Reality-Experimente mit GeoGebra. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. Bonn.
Freese, M., Winkelmann, J., Teichrew, A. & Ullrich, M. (2020). Digitale Kompetenz beim Modellieren und Experimentieren im Physikunterricht. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. Bonn.
Sührig, L., Hartig, K., Erb, R., Horz, H., Teichrew, A., Ullrich, M. & Winkelmann, J. (2020). Schülerexperimente im inklusiven Physikunterricht. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. Bonn.
Glatz, L. C., Erb, R. & Teichrew, A. (2020). Überzeugungskraft digitalisierter Experimente zum Teilchenmodell. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. Universität Duisburg-Essen.
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. Universität Duisburg-Essen.
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.
Teichrew, A. & Erb, R. (2019). Entwicklung und Evaluation eines zweistufigen Testinstruments für Schülervorstellungen zur Anfangsoptik. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. Aachen.
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. Universität Regensburg.
Teichrew, A. & Erb, R. (2018). Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. Würzburg.
Teichrew, A. & Erb, R. (2018). Entwicklung der Modellkompetenz mit dem Zeigermodell am Doppelspalt. In C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. Universität Regensburg.
Teichrew, A., Erb, R. & Sonnabend, K. (2017). Didaktische Rekonstruktion der Nukleosynthese schwerer Elemente. PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung. Dresden.

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Vorträge und Fortbildungen

👨‍🏫 Geladene Vorträge [8]

VR- und AR-Technik in der Schule (2022). Workshop im Rahmen des Aktionstags Medienbildung & Digitalisierung.
AR-Experimente mit GeoGebra (2022). Vortrag und Austausch im Rahmen des Physik-Lehramt-Stammtisches an der Universität Stuttgart.
Dynamische Modelle als AR-Experimente einsetzen (2022). Vortrag im Rahmen der Online-Fortbildungsreihe LEIFI-Talk für Physik- und Chemie-Lehrkräfte.
Dynamische Modelle und AR-Experimente im Physikunterricht (2022). Workshop im Rahmen der JuLe-Tagung Berlin.
Augmented Reality-Experimente mit GeoGebra (2022). Workshop im Rahmen der Plus Lucis Fortbildungswoche.
Augmented Reality in Experimenten und der Umgebung (2021). Vortrag im Rahmen des Online-Events Augmented Reality im MINT-Unterricht – Ein interaktiver Bericht aus der Schule des EU geförderten Projekts AR4STEAM.
Physikalische Modellbildung mit dynamischen Visualisierungen (2021). Online-Vortrag im Oberseminar Fach- und Hochschuldidaktik Mathematik der Eberhard Karls Universität Tübingen.
Experimente mit Augmented Reality erweitern: Einblendung virtueller Objekte mit GeoGebra am Spiegel (2021). Vortrag in der Online-Fortbildung der Joachim Herz Stiftung für Naturwissenschaftslehrkräfte zur Publikation Naturwissenschaften digital: Toolbox für den Unterricht – Band 2.

🏫 Angebotene Fortbildungen [7]

AR-Experimente für die geometrische Optik (2022). Vortrag zum Einsatz von AR-Experimenten im Goethe-Schülerlabor im Rahmen der DPG-Lehrergespräche an der Goethe-Universität Frankfurt.
Augmented Reality-Experimente im Physikunterricht (2021). Mehrere Vorträge und Workshops im Teilprojekt diMEx der dritten Förderphase im Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung an der Goethe-Universität Frankfurt.
AR-Lerngelegenheiten im Physikunterricht (2021). Mehrere Vorträge und Workshops im Rahmen der von der Joachim Herz Stiftung geförderten Fortbildungsreihe zu AR an der PH Schwäbisch Gmünd.
3D-Druck mit GeoGebra – Modelle zum Anfassen (2020). Vortrag und Workshop im Rahmen der DPG-Lehrergespräche an der Goethe-Universität Frankfurt.
Elektrostatische Potentiale und Felder im GeoGebra 3D Grafikrechner (2020). Vortrag und Workshop im Rahmen der von der Joachim Herz Stiftung geförderten Ganztagsfortbildung zu Smartphones und Tablets im Physikunterricht an der Goethe-Universität Frankfurt.
Phänomenologische Optik im digitalen Zeitalter (2019). Vortrag und Workshop für die Lehrkräftefortbildung im Rahmen des Transferprozesses des Polytechnik-Preises an der Goethe-Universität Frankfurt.
Nuklid-Domino: Die Entstehung schwerer Elemente zum Nachspielen (2017). Vortrag und Workshop für den von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung geförderten Lehrkräftegesprächskreis an der Goethe-Universität Frankfurt.

Lehre

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

Betreuung wissenschaftlicher Hausarbeiten im Rahmen der Ersten Staatsprüfung

Validierung eines Schülervorstellungstests zur Optik mit der Methode des lauten Denkens (2021)
Akzeptanzbefragung zu Augmented Reality-Experimenten auf dem Spielplatz (2021)
Augmented Reality-Experimente zur Wellenphysik (2021)
Evaluation des formativen Feedbacks in einer Lernumgebung zum Praktikumsversuch Kräfte auf Ladungen im Magnetfeld (2023)

Projektförderung

Summe der Zuwendungen: ca. 15.000 Euro

Stiftung Polytechnische Gesellschaft

2019 bis 2020 | Schülerlabor Optik mit Modellen und Experimenten

Joachim Herz Stiftung

2018 bis 2019 | Junior-Fellow im Kolleg Didaktik:digital

Arbeitsgruppe

ResearchGate Profil

Twitter Profil

GeoGebra Profil

YouTube-Kanal

Literatur

Erb, R. (2016). Optik mit GeoGebra. Berlin, Boston: De Gruyter.
Teichrew, A. & Erb, R. (2020). How augmented reality enhances typical classroom experiments: examples from mechanics, electricity and optics. Physics Education, 55(6), 065029.
Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Lernen mit Modellen und Experimenten: Von der Beobachtung zur Erkenntnis am Beispiel des Regenbogens. MNU, 73(6), 481–486.
Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Hauptsache Augmented? Klassifikation digitalisierter Experimentierumgebungen. In K. Kaspar, M. Becker-Mrotzek, S. Hofhues, J. König & D. Schmeinck (Hrsg.), Bildung, Schule, Digitalisierung (S. 421–426). Münster: Waxmann Verlag GmbH.
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.