Albert Teichrew

Dynamische Modelle und Experimente zum Lehren und Lernen der Physik

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. Ich beteilige mich weiterhin an Forschungsprojekten des Instituts für Didaktik der Physik und habe die Arbeit an einer Dissertation zu Physikalischer Modellbildung mit Dynamischer Geometrie-Software aufgenommen.

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].

Digitalisierte Experimentierumgebungen

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.

Abbildung Schülervorstellungstest

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 Dynamischen 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 Physikalische Gesellschaft).

GDCP-Jahrestagung 2019 in Wien

Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik

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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.

DPG-Frühjahrstagung 2019 in Aachen

Entwicklung und Evaluation eines zweistufigen Testinstruments für Schülervorstellungen zur Anfangsoptik

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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.

GDCP-Jahrestagung 2018 in Kiel

Videobasierte Analyse des Lernens mit dynamischen Modellen

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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.

DPG-Frühjahrstagung 2018 in Würzburg

Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum 

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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.

Wellenwanne

Praktika & Workshops

Beteiligung an Aus- und Fortbildungsveranstaltungen am Institut für Didaktik der Physik

Praktikum: Experimentelle Demonstrationen

2017 bis heute

Unter Berücksichtigung der schulüblichen Randbedingungen werden Experimente ausgesucht oder selbst konzipiert und mit schulüblichen Experimentiergeräten aufgebaut und durchgeführt.

Nuklid-Domino: Die Entstehung schwerer Elemente zum Nachspielen

September 2017

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

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.

Förderung

Joachim Herz Stiftung

Junior-Fellow im Kolleg Didaktik:digital

2018 bis 2019

Stiftung Polytechnische Gesellschaft

Lehrkräftefortbildung im Rahmen des Transferprozesses des Polytechnik-Preises

Januar 2019

Stiftung Polytechnische Gesellschaft

Schülerlabor mit Modellen und Experimenten zur Anfangsoptik

2019 bis 2020

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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