Themenvorschläge Masterarbeit
Förderung von Interesse und Motivation durch den Kontext des Sportgerätes Bogen
Von Flitzebogen bis High-Tech-Sportgerät: Bögen sind uns aus dem Alltag bekannt. In dieser Arbeit soll untersucht werden, inwieweit der Bogen als Kontext in verschiedenen Themenbereichen des Physikunterrichts genutzt werden kann, um Interesse und Motivation zu fördern. Dazu soll eine Lernaufgabe/Unterrichtssequenz entwickelt und mit Schülerinnen und Schülern getestet werden. Es ist auch möglich, im Rahmen einer Projektarbeit selbst Bögen zu bauen und zu testen. Weiterhin kann hier digitale Messwerterfassung, z.B. in Form von Kraftsensoren, Bluetooth-Beschleunigungssensoren und Videoanalyse zum Einsatz kommen.
Bei Fragen und Interesse melden Sie sich bitte bei Uta Magdans, magdansuuni-potsdampde
Sinnvoller Einsatz von digitaler Messwerterfassung im Physikunterricht: Entwicklung und Evaluation von Experimenten
Die neuen Bildungsstandards Physik für die Sek. I und die Sek. II rücken den Einsatz von digitaler Messwerterfassung (DME) in den Vordergrund. Vielen Lehrkräften fällt es aber schwer, ein DME-System gewinnbringend im Unterricht ohne lange Vorbereitungs- und Einarbeitungszeit zu nutzen. Hier soll diese Arbeit ansetzen und es sollen für Standard-Experimente aus der Sek. I / Sek. II Experimente und Handreichungen dazu entwickelt und evaluiert werden, bei denen sinnvoll ein DME-System zum Einsatz kommen kann. Dies soll mit Studierenden und/oder Lehrkräften getestet werden.
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SI-Einheiten, Naturkonstanten und Messunsicherheiten im Physikunterricht
In den neuen Bildungsstandards Physik für die Sek. I spielt das Thema Umgang mit Messunsicherheiten eine deutlich größere Rolle im Physikunterricht als bisher. Das Thema Einheiten der physikalischen Größen und die Entwicklung unseres Einheitensystems (SI) bieten sich an, um Wissen und Kompetenzen zu Naturkonstanten und den Umgang mit Messunsicherheiten zu verknüpfen. Schwierig ist hier der Zeitpunkt und die Art und Weise der Einführung des Themas, da Einheiten natürlich am Anfang der Sek. I stehen sollten, aber auf der anderen Seite das Verständnis des Zustandekommens sehr kompliziert ist. In dieser Arbeit soll eine Lernumgebung/Unterrichtssequenz entwickelt und evaluiert werden.
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Lernaufgabe zur Bewertungskompetenz: Kann ChatGPT Physik gut erklären?
ChatGPT wird bereits jetzt von SuS häufig genutzt, um Texte zu erstellen. Aber wie gut ist ein Sprachprogramm in Physik? Aufbauend auf den Merkmalen guter Erklärungen nach Kulgemeyer soll ein Bewertungssystem für Erklärungen von physikalischen Phänomenen durch ChatGPT erstellt werden. Dies soll in Form einer Unterrichtssequenz ausgearbeitet werden, um mit SuS die Kompetenz zur Bewertung von durch KI-Systeme erstellte Erklärungen zu erlernen und zu üben. Das entwickelte Material soll mit SuS getestet und evaluiert werden.
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Mit 3D-Druck zu inklusiverem Physikunterricht? - Untersuchung verschiedener Einsatzmöglichkeiten von 3D-gedruckten Modellen für den unterrichtlichen Einsatz bei SchülerInnen mit Sehbeeinträchtigung
Ziel der Arbeit ist es, dass zu verschiedenen inhaltlichen Themen geeignete Modell in 3D-Drucke zu übersetzen und diese im Unterricht von SchülerInnen mit Sehbeeinträchtigung zu erproben.
Es soll so untersucht werden, ob unterrichtliche Aspekte, wie der Lernzugewinn, die Motivation oder andere Aspekte mithilfe des 3D-Drucks verbessert werden können.
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Vorziehen von Mathematischen Konzepten im Physikunterricht der Oberstufe
Der Physikunterricht ist (nicht nur in der Oberstufe) von verschiedenen mathematischen Inhalten geprägt, wie zum Beispiel Ableitungen bei Bewegungsgleichungen oder Trigonometrie zur Beschreibung von Schwingungen und Wellen. Diese werden in der Physik zum Teil bereits vor dem Einführen im Mathematikunterricht gebraucht und auch genutzt.
Ziel der Arbeit ist es, zwei Unterrichtsstunden zu einem selbst gewählten physikalischen Inhalt zu konstruieren und anhand dieser zu überprüfen, inwieweit es sinnvoll ist, mathematische Inhalte im Physikunterricht vor dem eigentlichen Behandeln im Mathematikunterricht zu nutzen und einzuführen.
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Paper-pencil oder digital? - Eine Untersuchung zur Übetragbarkeit von analogen zu digitalen Testverfahren
In der Schule werden Leistungserfassungen in summativer oder normativer Form (zum Beispiel Tests oder Klausuren) in der Regel in Form eines Paper-Pencil-Tests durchgeführt. Es gibt aus verschiedenen Perspektiven die Forderung nach einer digitalen Umsetzung von Klausuren, da es für SchülerInnen zum Teil einfacher sein soll digital zu arbeiten. Die Arbeit hat das Ziel, einen klassischen Paper-Pencil-Test in eine digitale Form zu übersetzen und anhand dieser zwei Formen zu untersuchen, inwieweit die Aufgaben unterschiedlich (d.h. anhand verschiedener kognitiver Aspekte) gelöst werden.
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Analyse von Schulbuchtexten der Physik vor dem Hintergrund von Lesbarkeitsindizes
In der Germanistik haben sich verschiedene Lesbarkeitsindizes für Texte etabliert. Diese inkludieren vor allem Wortarten und die Silbenanzahl in Worten. Ziel der Arbeit ist es, Physik-Schulbücher verschiedener Klassenstufen zu analysieren und vor dem Hintergrund der Indizes einzuschätzen. Es besteht darüber hinaus die Möglichkeit, einen neuen Index zu definieren, der die sprachlichen Besonderheiten der Physik mit berücksichtigt.
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Quantencomputer im Physikunterricht
Die moderne Physik ist vor allem durch Quantenmechanik deutlich gezeichnet. Eine der aktuellsten Themen - sowohl in der Fachphysik, aber auch im Alltag - sind Quantencomputer, welche sowohl als Modell zur Erklärung von Quantenzuständen genutzt werden, aber auch real genutzt werden können. Ziel der Arbeit ist es, eine Projektwoche zum Thema Quantencomputing auszuarbeiten und diese in der Schule durchzuführen. Dabei soll es nicht nur um die Theorie gehen, sondern es sollen insbesondere mit der OER Qiskit verschiedene Aspekte eines Quantencomputers genauer betrachtet werden.
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Untersuchung der Reibungsabhängigkeit bei Experimenten zu Schwingungen
Ein oft herangezogenes Argument nach dem Experimentieren und Zusammenfassen der Ergebnisse ist die Benennung von Reibung als DIE Unsicherheitsquelle, welche eine systematische Messabweichung zum Referenzwert hervorruft. Unklar hingegen ist, wie groß dieser Einflussfaktor tatsächlich ist und wie er sich auf die Erkenntnisgewinnung auswirkt. Eine Masterarbeit soll dazu ausgerufen werden, wo auf Hochschulniveau anhand eines Experiments zu Schwingungen gezielt die Unsicherheitsquelle Reibung untersucht werden soll. Ableitend aus den Erkenntnissen zum Experiment soll für die Schule eine Lernaufgabe entwickelt und evaluiert werden.
#Messunsicherheiten #Experimentierzyklus #Fadenpendel #Federschwinger #Lernaufgabe
Ansprechpartner: Phillip Schoßau (phillip.schossau@uni-potsdam.de)
Modellbildung zum radioaktiven Zerfall mit dem Brettspiel-Modell
Es gibt verschiedene Modelle zur Beschreibung der Radioaktivität, wie dem Potentialtopfmodell oder dem Tröpfchenmodell, allerdings sind diese zum Teil für Schüler:innen schwer zugänglich. In der Chemie wurde zur Veranschaulichung exponentieller Prozesse ein Brettspiel-Modell entwickelt (siehe https://doi.org/10.1002/ckon.201900053), die für die Physik eine attraktive Möglichkeit darstellen kann, den stochastischen Charakter der Radioaktivität darzustellen.
Verschiedene Fragen und Anwendungen für Abschlussarbeiten leiten sich aus diesem Modell ab, wie zum Beispiel die Modellgrenze vor dem Hintergrund anderer Modelle zu charakterisieren und das Modell aufzubereiten. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, eine Applikation zu programmieren, die den Sachverhalt mit Physik in Verbindung bringt uvm.
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„Thema reserviert“ - Entwicklung und Evaluation von Lernaufgaben im Themengebiet Klimaphysik
Dieses Thema ist reserviert und steht zurzeit leider nicht zur Verfügung.
Mit den neuen Bildungsstandards Physik für die Sek. I werden einige neue Themengebiete in den Physikunterricht integriert, z.B. die Klimaphysik. Hier stehen insbesondere der Strahlungshaushalt der Erde (Rückstrahlvermögen, Kippelemente und Kipppunkte) und der natürliche und anthropogene Treibhauseffekt im Vordergrund. In dieser Arbeit soll für dieses Thema eine Lernaufgabe/Unterrichtssequenz entwickelt und evaluiert werden, die dieses Themengebiet adressiert. Gleichzeitig soll mithilfe eines Fragebogens (FAM-Test) der Einfluss des Themas Klimaphysik auf Interesse und Motivation der Schülerinnen und Schüler untersucht werden.
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„Thema reserviert“ - Regenwahrscheinlichkeit & Co.: Umgang mit Messunsicherheiten üben im Kontext Wettervorhersage und Klimawandel
Dieses Thema ist reserviert und steht zurzeit leider nicht zur Verfügung.
Mit Einführung der neuen Bildungsstandards für die Naturwissenschaften in der Sek II ist auch das Thema Umgang mit Messunsicherheiten in den Fokus des (Physik-)Unterrichts gerückt. Daten hinsichtlich ihrer Genauigkeit und Vertrauenswürdigkeit einzuordnen und zu bewerten ist für Schülerinnen und Schüler auch im Alltag zunehmend wichtig. Physikunterricht kann für die Ausbildung von entsprechenden Kompetenzen einen wichtigen Beitrag leisten. Da das Thema jedoch bisher meist nur als umständliches Anhängsel von Protokollen auftritt, sind Lerngelegenheiten sind dazu noch nicht in ausreichendem Maße vorhanden. In dieser Arbeit soll untersucht werden, ob das Interesse an Messunsicherheiten mithilfe eines alltäglichen lebensweltlichen Kontextes gesteigert werden kann. Auf der Grundlage des Sachstrukturmodells von J. Hellwig (2012) soll dazu eine Lernumgebung/Unterrichtssequenz entwickelt werden. Mithilfe eines Tests zu Interesse und Motivation kann vor und nach dem Einsatz untersucht werden, inwiefern dieser Kontext Einfluss auf den Erwerb von Kompetenzen beim Umgang mit Messunsicherheiten hat.
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