Mathematische Modellbildung und Videoanalyse zum Lernen der Newtonschen Dynamik im Vergleich (original) (raw)
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Computereinsatz in der Newton'schen Mechanik - Vergleich von Modellbildung und Videoanalyse
2021
Die Grundaussagen der Newton’schen Mechanik sind aufgrund vielfaltiger und dazu scheinbar widerspruchlicher Alltagswahrnehmungen fur Schulerinnen und Schuler nur schwer zu erlernen. Dies zeigt sich in einem nicht angemessenen Kraftverstandnis und aus fachlicher Sicht hartnackigen Fehlvorstellungen im Bereich der Mechanik. Hier wird eine Vergleichsstudie vorgestellt, bei der die durchgefuhrten Interventionen die Verbesserung des Konzeptverstandnisses der Newton’schen Mechanik zum Ziel haben. Es wird mit realen Experimenten gearbeitet und Reibungseinflusse werden bewusst thematisiert und diskutiert. Vertieft werden dabei die grundlegenden Gesetze der Mechanik. Dabei wird einerseits der Ansatz gewahlt, dass Lernende reale Bewegungen selbst am Computer modellieren und mit der Realitat vergleichen und diese andererseits mit Videoanalyseprogrammen analysieren. Die Ergebnisse deuten an, dass die Interventionen wirksam fur das Verbessern des Konzeptverstandnisses sind. Auserdem wird auf die...
Videostudie zum Einsatz von mathematischer Modellbildung und Videoanalyse
PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung, 2021
Im Bereich der Newton'schen Mechanik sind vielfältige und hartnäckige Schülervorstellungen bekannt, die den Lernerfolg einer Unterrichtsmethode erheblich beeinflussen können. So verändern Schülervorstellungen in der Dynamik u. a. in unterschiedlicher Weise die Erfolgswahrscheinlichkeiten von Fragen, je nachdem ob von Kräften auf die Bewegung geschlossen werden muss oder andersherum. Während verschiedene Arten des Computereinsatzes zu einem erfolgreichen und adressatengerechten Unterricht führen können, ist allerdings noch wenig darüber bekannt, welche Schülervorstellungen durch unterschiedliche Arten des Computereinsatzes aktiviert werden und ob und inwiefern sich die Argumentationsstrukturen der eingesetzten Methode auf die Argumentationsstrukturen der Schüler*innen übertragen. Als Teil einer Gesamtstudie zum Einsatz von mathematischer Modellbildung und Videoanalyse zur Vertiefung der ersten beiden Newton'schen Gesetze wird in diesem Artikel beleuchtet, ob sich die zugrundeliegende Argumentationsrichtung der beiden Methoden auf die Schüler*innen überträgt und ob die beiden Methoden unterschiedliche Schülervorstellungen aktivieren. Die Ergebnisse der Analyse von Videos von N = 45 Schüler*innen deuten darauf hin, dass die Argumentationsrichtungen im Gespräch zwar unterschiedlich oft gewählt werden und auch unterschiedlich schwierig sind, dies von der Methode aber nicht beeinflusst wird. Ein Unterschied zwischen den Methoden ließ sich aber im Hinblick auf die aktivierten Schülervorstellungen erkennen.
Vergleichsstudie zum Computereinsatz in der Newton'schen Mechanik
PhyDid B - Didaktik der Physik - Beiträge zur DPG-Frühjahrstagung, 2020
Die Grundaussagen der Newton'schen Mechanik sind aufgrund vielfältiger und dazu scheinbar widersprüchlicher Alltagswahrnehmungen für Schülerinnen und Schüler nur schwer zu erlernen. Dies zeigt sich in einem nicht angemessenen Kraftverständnis und aus fachlicher Sicht hartnäckigen Fehlvorstellungen im Bereich der Mechanik. Hier wird eine Vergleichsstudie vorgestellt, bei der die durchgeführten Interventionen die Verbesserung des Konzeptverständnisses der Newton'schen Mechanik zum Ziel haben. Es wird mit realen Experimenten gearbeitet und Reibungseinflüsse werden bewusst thematisiert und diskutiert. Vertieft werden dabei die grundlegenden Gesetze der Mechanik. Dabei wird einerseits der Ansatz gewählt, dass Lernende reale Bewegungen selbst am Computer modellieren und mit der Realität vergleichen und diese andererseits mit Videoanalyseprogrammen analysieren. Die vorläufigen Ergebnisse deuten an, dass die Interventionen wirksam für das Verbessern des Konzeptverständnisses sind. Außerdem wird auf die spezifischen Unterschiede zwischen beiden Interventionen eingegangen.
Dynamische Visualisierungen beim Lernen mathematischer Konzepte
2016
Bereits seit den Anfängen der Informationstechnologie besteht die Hoffnung, dass computergenerierte dynamische Visualisierungen das Lernen unterstützen und erleichtern können. In den letzten zwei Jahrzehnten wurden daher interaktive Mathematiksoftware (z.B. Dynamische Geometriesysteme, Computeralgebrasysteme) entwickelt, mit denen der Benutzer animierte oder interaktive Repräsentationen gestalten kann.
Seamless Learning
ZusammenfassungDas Projekt MoSeL des IBH-Labs Seamless Learning befasst sich mit dem Modellieren, dem Visualisieren und der Simulation dynamischer Systeme als Seamless Learning. Die Ergebnisse der Arbeiten bieten Lösungsansätze für durchgängige Bildungs- und Arbeitsprozesse, welche zur Nutzung der Simulation dynamischer Systeme für eine (nachhaltige) Entscheidungsfindung befähigen. Hierzu gehört ein durchgängiger Kompetenzaufbau vom Modellieren zur Simulation dynamischer Systeme ebenso wie die Befähigung zur Kommunikation zwischen verschiedenen Berufs-und Arbeitsgruppen. Die Umsetzung der Lösungsansätze in der Praxis wird am Beispiel eines Mathematikmoduls in der Hochschullehre vorgestellt.