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Lernen mit Modellen und Experimenten 

Materialien fĂŒr den Physikunterricht und Publikationen

Farbiges Licht und farbige Schatten

Über mich

WĂ€hrend des Studiums der FĂ€cher Mathematik und Physik, der schulpraktischen Studien und im Rahmen meiner wissenschaftlichen Hausarbeit habe ich mich intensiv mit der Entwicklung von Unterrichtsmaterialien und fachdidaktischer Forschung beschĂ€ftigt. Als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fĂŒr Didaktik der Physik der Goethe-UniversitĂ€t 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 VerstÀndnis 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

Kreislauf der Erkenntnisgewinnung

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

Klassen digitalisierter Experimente

Digitalisierte Experimente

Um der oberflĂ€chlichen Verwendung der Bezeichnungen AR oder VR im Zusammenhang mit Experimenten entgegenzuwirken, wird eine KlĂ€rung der Begrifflichkeiten fĂŒr digitalisierte Experimente in realen und virtuellen Umgebungen angestrebt [4].

Erhebungen

FĂŒr eine valide Erhebung von SchĂŒlervorstellungen zur Anfangsoptik ist ein zweistufiges Testintrument entwickelt worden. FĂŒr die Erhebung der Akzeptanz des Einsatzes digitaler Medien im Unterricht bei LehrkrĂ€ften wurde ein Fragebogen angelehnt an das Will, Skill, Tool Modell entwickelt [5].

Neuigkeiten

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Publikationen

Stand: 10.08.2022

 

📃 ZeitschriftenbeitrĂ€ge [9]

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  1. Wilhelm, T. & Teichrew, A. (2022). Der Synchronmotor des Elektroautos: Mit AR die Funktionsweise des Synchronmotors leichter verstehen. NiU Physik, 33(189/190), 17–21. 
  2. Teichrew, A. & Erb, R. (2022). Dynamisch modelliert. Physik Journal, 21(2), 25–28.
  3. Teichrew, A. & Erb, R. (2021). Elektrische Potentiale zum Anfassen: 3D-Druck mit GeoGebra. Plus Lucis, 2021(2), 13-16.
  4. Teichrew, A., Wilhelm, T. & Kuhn, J. (2021). Experimente im Science Journal dokumentieren. Physik in unserer Zeit, 52(1), 44–45.
  5. Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Lernen mit Modellen und Experimenten: Von der Beobachtung zur Erkenntnis am Beispiel des Regenbogens. MNU, 73(6), 481–486.
  6. Teichrew, A. & Erb, R. (2020). How augmented reality enhances typical classroom experiments: examples from mechanics, electricity and optics. Physics Education, 55(6), 065029.
  7. Erb, R. & Teichrew, A. (2020). Geometrische Optik mit GeoGebra. NiU Physik, 31(175), 24–28.
  8. 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.
  9. Teichrew, A. & Wilhelm, T. (2016). Exponentielle Abnahme sichtbar gemacht. PdN - Physik in der Schule, 65(5), 43–47.

📘 Monographien [1]

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

📖 BuchbeitrĂ€ge [7]

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  1. Teichrew, A. (2022). Experimente im Science Journal dokumentieren. In T. Wilhelm & J. Kuhn (Hrsg.), FĂŒr alles eine App: Ideen fĂŒr Physik mit dem Smartphone (S. 91–95). Berlin, Heidelberg: Springer.
  2. Teichrew, A. & Erb, R. (2022). Elektrostatische Potenziale und Felder im GeoGebra 3D Rechner. In T. Wilhelm & J. Kuhn (Hrsg.), FĂŒr alles eine App: Ideen fĂŒr Physik mit dem Smartphone (S. 249–255). Berlin, Heidelberg: Springer.
  3. SĂŒhrig, L., Hartig, K., Teichrew, A., Winkelmann, J., Erb, R., Horz, H. et al. (2021). Experimente im inklusiven Physikunterricht: Was sagen LehrkrĂ€fte? In S. Hundertmark, X. Sun, S. Abels, A. Nehring, R. Schildknecht, V. Seremet et al. (Hrsg.), Naturwissenschaftsdidaktik und Inklusion. 4. Beiheft zur Zeitschrift „SonderpĂ€dagogische Förderung heute“ (S. 147–160). Weinheim Basel: Beltz Juventa in der Verlagsgruppe Beltz.
  4. Teichrew, A. & Erb, R. (2021). Experimente mit Augmented Reality erweitern: Einblendung virtueller Objekte mit GeoGebra am Spiegel. In J. Meßinger-Koppelt & J. Maxton-KĂŒchenmeister (Hrsg.), Naturwissenschaften digital: Toolbox fĂŒr den Unterricht (Band 2, S. 20–23). Hamburg: Joachim Herz Stiftung.
  5. 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.), LehrkrĂ€ftebildung neu gedacht: Ein Praxishandbuch fĂŒr die Lehre in den Naturwissenschaften und deren Didaktiken (S. 237–242). MĂŒnster: Waxmann Verlag GmbH.
  6. Glatz, L. C., Erb, R. & Teichrew, A. (2021). Studierende erstellen interaktive Experimentiervideos. In M. Kubsch, S. Sorge, J. Arnold & N. Graulich (Hrsg.), LehrkrĂ€ftebildung neu gedacht: Ein Praxishandbuch fĂŒr die Lehre in den Naturwissenschaften und deren Didaktiken (S. 223–227). MĂŒnster: Waxmann Verlag GmbH.
  7. 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). MĂŒnster: Waxmann Verlag GmbH. 

đŸ—Łïž TagungsbeitrĂ€ge [18]

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  1. 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 fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2021 (S. 544–547). UniversitĂ€t Duisburg-Essen.
  2. Weber, J. & Teichrew, A. (2021). Akzeptanzbefragung zu Augmented Reality-Experimenten auf dem Spielplatz. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. virtuell.
  3. Teichrew, A. & Grasse, M. (2021). Augmented Reality-Experimente zur Wellenphysik. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. virtuell.
  4. Teichrew, A. & Erb, R. (2021). Online-Förderung physikalischer Konzepte mit Modellen und Experimenten. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020 (S. 205-208). UniversitĂ€t Duisburg-Essen.
  5. 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 fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020. UniversitĂ€t Duisburg-Essen.
  6. Glatz, L. C., Erb, R. & Teichrew, A. (2021). Interaktive Experimentiervideos zum Teilchenmodell. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020. UniversitĂ€t Duisburg-Essen.
  7.  SĂŒhrig, L., Hartig, K., Teichrew, A., Winkelmann, J., Ullrich, M., Horz, H. & Erb, R. (2021). Inklusiv experimentieren? Ein Konzept fĂŒr einen Physikunterricht fĂŒr alle. In S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch? Gesellschaft fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, virtuelle Jahrestagung 2020. UniversitĂ€t Duisburg-Essen.
  8. Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Augmented Reality-Experimente mit GeoGebra. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. Bonn.
  9. Freese, M., Winkelmann, J., Teichrew, A. & Ullrich, M. (2020). Digitale Kompetenz beim Modellieren und Experimentieren im Physikunterricht. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. Bonn.
  10. SĂŒhrig, L., Hartig, K., Erb, R., Horz, H., Teichrew, A., Ullrich, M. & Winkelmann, J. (2020). SchĂŒlerexperimente im inklusiven Physikunterricht. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. Bonn.
  11. 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 fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. UniversitĂ€t Duisburg-Essen.
  12. 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 fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. UniversitĂ€t Duisburg-Essen.
  13. 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.
  14. Teichrew, A. & Erb, R. (2019). Entwicklung und Evaluation eines zweistufigen Testinstruments fĂŒr SchĂŒlervorstellungen zur Anfangsoptik. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. Aachen.
  15. Teichrew, A. & Erb, R. (2019). Videobasierte Analyse des Lernens mit dynamischen Modellen. In C. Maurer (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Bildung als Grundlage fĂŒr berufliche und gesellschaftliche Teilhabe. Gesellschaft fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Kiel 2018. UniversitĂ€t Regensburg.
  16. Teichrew, A. & Erb, R. (2018). Implementierung modellbildender Lernangebote in das physikalische Praktikum. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. WĂŒrzburg.
  17. Teichrew, A. & Erb, R. (2018). Entwicklung der Modellkompetenz mit dem Zeigermodell am Doppelspalt. In C. Maurer (Hrsg.), QualitĂ€tsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft fĂŒr Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. UniversitĂ€t Regensburg.
  18. Teichrew, A., Erb, R. & Sonnabend, K. (2017). Didaktische Rekonstruktion der Nukleosynthese schwerer Elemente. PhyDid B - Didaktik der Physik - BeitrĂ€ge zur DPG-FrĂŒhjahrstagung. Dresden.

VortrÀge und Fortbildungen

đŸ‘šâ€đŸ« Geladene VortrĂ€ge [7]

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  1. AR-Experimente mit GeoGebra (2022). Vortrag und Austausch im Rahmen des Physik-Lehramt-Stammtisches an der UniversitĂ€t Stuttgart. 
  2. Dynamische Modelle als AR-Experimente einsetzen (2022). Vortrag im Rahmen der Online-Fortbildungsreihe LEIFI-Talk fĂŒr Physik- und Chemie-LehrkrĂ€fte.
  3. Dynamische Modelle und AR-Experimente im Physikunterricht (2022). Workshop im Rahmen der JuLe-Tagung Berlin.
  4. Augmented Reality-Experimente mit GeoGebra (2022). Workshop im Rahmen der Plus Lucis Fortbildungswoche.
  5. Augmented Reality in Experimenten und der Umgebung (2021). Workshop im Rahmen des Online-Events Augmented Reality im MINT-Unterricht – Ein interaktiver Bericht aus der Schule des EU geförderten Projekts AR4STEAM .
  6. Physikalische Modellbildung mit dynamischen Visualisierungen (2021). Online-Vortrag im Oberseminar Fach- und Hochschuldidaktik Mathematik der Eberhard Karls UniversitĂ€t TĂŒbingen zu GeoGebra-Modellen und Augmented Reality-Experimenten im Physikunterricht.
  7. Experimente mit Augmented Reality erweitern: Einblendung virtueller Objekte mit GeoGebra am Spiegel (2021). Vortrag in der Online-Fortbildung der Joachim Herz Stiftung fĂŒr NaturwissenschaftslehrkrĂ€fte zur Publikation Naturwissenschaften digital: Toolbox fĂŒr den Unterricht – Band 2.

đŸ« Angebotene Fortbildungen [7]

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  1. AR-Experimente fĂŒr die geometrische Optik (2022). Vortrag zum Einsatz von AR-Experimenten im Goethe-SchĂŒlerlabor im Rahmen der DPG-LehrergesprĂ€che an der Goethe-UniversitĂ€t Frankfurt am Main.
  2. Augmented Reality-Experimente im Physikunterricht (2021). Mehrere VortrĂ€ge und Workshops zum Unterrichtseinsatz dynamischer Modelle und der DurchfĂŒhrung von AR-Experimenten im Teilprojekt diMEx der dritten Förderphase im Rahmen der QualitĂ€tsoffensive Lehrerbildung an der Goethe-UniversitĂ€t Frankfurt am Main.
  3. AR-Lerngelegenheiten im Physikunterricht (2021). Mehrere VortrĂ€ge und Workshops zur Konstruktion dynamischer Modelle mit GeoGebra und der DurchfĂŒhrung von AR-Experimenten im Rahmen der von der Joachim Herz Stiftung geförderten Fortbildungsreihe an der PH SchwĂ€bisch GmĂŒnd.
  4. 3D-Druck mit GeoGebra – Modelle zum Anfassen (2020). Vortrag und Workshop zur Modellierung von 3D-Objekten fĂŒr den Physikunterricht mit GeoGebra und Vorbereitung fĂŒr den 3D-Druck mit Cura im Rahmen der DPG-LehrergesprĂ€che an der Goethe-UniversitĂ€t Frankfurt am Main.
  5. Elektrostatische Potentiale und Felder im GeoGebra 3D Grafikrechner (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 an der Goethe-UniversitĂ€t Frankfurt am Main. 
  6. PhĂ€nomenologische Optik im digitalen Zeitalter (2019). Vortrag und Workshop zum Lernen mit dynamischen Modellen und Experimenten fĂŒr die LehrkrĂ€ftefortbildung im Rahmen des Transferprozesses des Polytechnik-Preises an der Goethe-UniversitĂ€t Frankfurt am Main.
  7. Nuklid-Domino: Die Entstehung schwerer Elemente zum Nachspielen (2017). Vortrag und Workshop zu Kernumwandlungen und Nukleosynthese schwerer Elemente in Sternen fĂŒr den von der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung geförderten LehrkrĂ€ftegesprĂ€chskreis an der Goethe-UniversitĂ€t Frankfurt am Main.

Lehre

begleitete Lehrveranstaltungen

Praktikum: Experimentelle Demonstrationen fĂŒr Studierende des Lehramts an Gymnasien

Organisation, Betreuung, Feedback und Bewertung der DurchfĂŒhrung und Demonstration von schulĂŒblichen Experimenten zu verschiedenen Themen des Physikunterrichts

Praktika fĂŒr Studierende des Lehramts an Haupt- und Realschulen

Betreuung mehrerer Versuche aus den Themengebieten:

  1. Mechanik und WĂ€rmelehre
  2. ElektrizitÀt und Magnetismus
  3. Optik

Projektförderung

Summe der Zuwendungen: ca. 15.000 Euro

Stiftung Polytechnische Gesellschaft

Stiftung Polytechnische Gesellschaft

2019 bis 2020 | SchĂŒlerlabor Optik mit Modellen und Experimenten

Joachim Herz Stiftung Logo

Joachim Herz Stiftung

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

Goethe Kopf Logo Uni Frankfurt

Arbeitsgruppe

Research Gate Logo

ResearchGate Profil

Twitter Logo

Twitter Profil

GeoGebra Profil

YouTube-Kanal

Literatur

  1. Erb, R. (2016). Optik mit GeoGebra. Berlin, Boston: De Gruyter.
  2. Teichrew, A. & Erb, R. (2020). How augmented reality enhances typical classroom experiments: examples from mechanics, electricity and optics. Physics Education, 55(6), 065029.
  3. Teichrew, A. & Erb, R. (2020). Lernen mit Modellen und Experimenten: Von der Beobachtung zur Erkenntnis am Beispiel des Regenbogens. MNU, 73(6), 481–486.
  4. 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). MĂŒnster: Waxmann Verlag GmbH.
  5. 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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