Moderne Physik stellt eine Herausforderung für Lehrende und Lernende dar und ist somit ein idealer Gegenstand um didaktisches Denken zu fördern.

Lehrveranstaltung: Fachdidaktik der modernen Physik

Im Physikunterricht sollen Schülerinnen und Schüler elementares physikalisches Wissen sowie fachliche und überfachliche Kompetenzen erwerben. Was so klar und einfach klingt, erfordert bei der Unterrichtsplanung eine Vielzahl an Entscheidungen. Was ist das elementare Wissen zu einem Thema? An welchen Beispielen soll das Wissen gelernt und Kompetenzen gefördert werden? Um Lernschwierigkeiten zu vermeiden, sollten bei der Unterrichtsplanung zudem Überlegungen über das Vorwissen und mögliche Lernwege der Schülerinnen und Schüler angestellt werden. Das Modell der Didaktischen Rekonstruktion beschreibt diese grundlegenden Fragen und Schritte der Unterrichtsplanung sowie die Wechselwirkungen zwischen ihnen. Didaktische Rekonstruktion bedeutet, dass ausgehend von der Sachstruktur der Physik (Begriffe, Konzepte, Methoden) die Sachstruktur für den Unterricht unter didaktischer Perspektive konstruiert wird.

In dem Seminar „Fachdidaktik der modernen Physik“ planen die Studierenden mithilfe des Modells der Didaktischen Rekonstruktion Unterrichtseinheiten zu Themen der Teilchenphysik. Die Teilchenphysik eignet sich besonders zum exemplarischen Lernen der Unterrichtsplanung, da sie aufgrund aktueller Entwicklungen bisher kaum systematisch für den Schulunterricht rekonstruiert wurde. Im Rahmen des projektartig gestalteten Seminars durchlaufen die Studierenden die Schritte der Didaktischen Rekonstruktion und planen im Team eine Unterrichtssequenz zu aktuellen Aspekten der Teilchenphysik. Am Ende der Veranstaltung werden die Unterrichtssequenzen im Seminar durchgeführt und diskutiert. Abschließend reflektiert jeder Studierende seine eigne Kompetenzentwicklung in einem Portfolio.

Zielsetzung: Erhöhung der Kohärenz zwischen der fachlichen und fachdidaktischen Ausbildung im Rahmen des Studiengangs gymnasiales Lehramt Physik.

Veranstaltungsart: Seminar mit Projektcharakter

Studierende: Die Veranstaltung richtet sich an Studierende des gymnasialen Lehramts, die bereits Fachveranstaltungen zur modernen Physik besucht haben.

Verortung im Lehramtsstudium:

Modul Fachdidaktik im Studiengang Lehramt an Gymnasien Fach Physik (GymPo1, Staatsexamen)
Zukünftig: Modul Fachdidaktik des Master of Education mit dem Fach Physik

Beschreibung der Veranstaltung

Weiterführende / vertiefende Informationen

Beschreibung der Veranstaltung

Konzeptionelle Basis

Die Veranstaltung fördert mehrere professionsbezogene Kompetenzen durch Nutzung der Projektmethode (Metzger & Müller, 2012). Ein wesentliches Element der Projektmethode ist die Erzeugung eines relevanten (Lern-)Produkts durch die Lernenden. Dabei müssen die Lernenden verschiedenste Tätigkeiten durchführen und selbstständig koordinieren, sodass vielfältige Kompetenzen und Wissen in die Arbeit an dem Lernprodukt eingebracht werden. Als Lernprodukt fertigen die Studierenden in Teamarbeit einen Entwurf für eine Unterrichtssequenz an. Zudem entwickeln sie sämtliche für die Durchführung der Unterrichtssequenz notwendigen Materialien, präsentieren diese im Rahmen des Seminars und reflektieren sie. Die Konzipierung und Durchführung der geplanten Unterrichtssequenz fördern sowohl fachliche als auch fachdidaktische Kompetenzen, da die Studierenden sich selbstständig relevantes Wissen zu Fachinhalten und Unterrichtsmethoden aneignen und vor dem Hintergrund der Unterrichtsziele zusammenführen müssen. Durch die Teamarbeit und die Reflexion im Rahmen des Portfolios werden zudem Personal- und Sozialkompetenz der Studierenden gefördert. Um eine möglichst große inhaltliche Kohärenz mit der entsprechenden fachlichen Lehrveranstaltung zur Teilchenphysik zu erreichen, wird das Seminar in einem Lehrtandem aus Lehrenden der Universität und der PH Freiburg durchgeführt.

Zu erzielende Kompetenzen

Die Studierenden…

wenden elementare Konzepte der Kern- und Teilchenphysik (Kernmodelle, Elementarteilchen, Beschleunigerphysik) an;
benennen und begründen Lernziele zu einem Themenaspekt der Teilchenphysik;
erörtern den Prozess der Elementarisierung anhand eines Beispiels aus der Teilchenphysik;
beschreiben eine Unterrichtssequenz vor dem Hintergrund des Modells der Didaktischen Rekonstruktion und ihres Fachwissens zur Teilchenphysik;
bewerten eine Unterrichtssequenz vor dem Hintergrund des Modells der Didaktischen Rekonstruktion und ihres Fachwissens zur Teilchenphysik.

Zielgruppe

Studierende des gymnasialen Lehramts, die bereits Fachveranstaltungen zur modernen Physik bzw. Teilchenphysik besucht haben. Die Veranstaltung wird jedes Jahr im Wintersemester angeboten und in Gruppen von 25-30 Studierenden durchgeführt. Idealerweise wird vorher oder parallel die Vorlesung Einführung in die Physikdidaktik besucht.

Durchführung

Einarbeitung

Didaktische Rekonstruktion

Umsetzung

Durchführung / Präsentation

Reflektion

Selbstständige Erarbeitung der Fachinhalte und möglicher Elementarisierungen

Austausch über den fachlichen Hintergrund im Rahmen eines Gruppenpuzzles

Erstellung und Zusammentragung der erforderlichen Materialein für die Durchführung der Unterrichtssequenz

Erstellung eines ausführlichen Unterrichtsentwurf samt der Schritte der didaktischen Rekonstruktion

Durchführung der Unterrichtssequenz

(90min + 15min Diskussion)

Selbstreflexion & Feedback der Teilnehmer basierend auf Beobachtungsaufgaben

Die Studierenden verfassen ein Portfolio auf Grundlage der von ihnen dokumentierten Planung und Durchführung der Unterrichtssequenz

Einzelarbeit außerhalb des Seminars

Teamarbeit während und außerhalb des Seminars

Teamarbeit während des Seminars

Einzelarbeit außerhalb des Seminars

Überprüfung des Lernerfolgs

Der Kompetenzfortschritt der Studierenden wird durch Bewertung der angefertigten Portfolios überprüft.

Rolle und Aufgaben des Lehrenden

Die Lehrenden übernehmen während des Seminars ausschließlich organisatorische sowie beratende Funktionen. Im Anschluss an die Lehrveranstaltung bewerten sie die Kompetenzentwicklung auf Grundlage der Portfolios.

Rolle und Aufgaben des/der Studierenden

Die Studierenden planen eine Unterrichtssequenz zu Themen der Teilchenphysik, führen diese durch und reflektieren sie. Die erforderliche Aneignung des notwendigen Fachwissens und die Koordination sämtlicher Arbeitsschritte erfolgt selbstständig in Teamarbeit. Im Anschluss an die Lehrveranstaltung reflektieren die Studierenden ihre persönliche Kompetenzentwicklung in einem Portfolio.

Weiterführende / vertiefende Informationen

Quellen / Literatur

Grifftiths (2008). Introduction to Elementary Particle Physics. Wiley-VCH. Weinheim Metzger, S. & Müller, R. (2012). Projekte. In: Mikelskis-Seifert, S. & Rabe, T. [Hrsg.]. Physik Methodik. Handbuch für die Sekundarstufe I und II. Cornelsen. Berlin. S. 211-219.

Reinhold, P. (2006). Elementarisierung und Didaktische Rekonstruktion. In H. Mikelskis, Hrsg., Physikdidaktik – Praxishandbuch für die Sekundarstufe I und II (pp. 86-101). Berlin. Cornelsen Scriptor

Povh, Rith. Scholz & Zetsche. (2014) Teilchen und Kerne. Springer. Heidelberg