Beschreibung der Lehrveranstaltungsinhalte (PO 2011)
1. Fachwissenschaftliche Lehrveranstaltungen
PHY 3-10 Einführung in die Grundlagen der Physik – Themen und Arbeitstechniken für den nw Unterricht in der GS– Schwerpunkt Physik (fakultativ für FB)
Diese Lehrveranstaltung bietet einen Einblick in physikalische Grundlagen für Studierende des Grundschullehramtes. Es wird eine Einführung in Grundlagen der Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik und Wärmelehre auf einem basalen Niveau (vergleichbar Sekundarstufe I) angestrebt.
PHY 2-2 Themen und Arbeitstechniken: Schwerpunkt Physik (Sek I).
Diese Lehrveranstaltung bietet einen Einblick in physikalische Grundlagen für Studierende eines anderen Faches oder ergänzend für Physikstudierende, die bisher nur über geringe Vorkenntnisse in Physik verfügen. Es wird eine Einführung in Grundlagen der Mechanik, Elektrizitätslehre, Optik und Wärmelehre angestrebt. Wegen des geringen zeitlichen Umfangs für die einzelnen Themenbereiche ist ein höherer Anteil an Selbststudium erforderlich.
PHY 1-2 Vorlesung zur Elektrizitätslehre / Ergänzungen und Übungen.
Diese Grundlagenvorlesung behandelt Inhalte der Elektrodynamik, so z.B. Gleichstromkreise und ihre physikalische Größen, elektrische und magnetische Felder, elektromagnetische Induktion und elektromagnetische Schwingungen, Wechselstromkreise sowie Leitungsvorgänge in Fluiden und Halbleitern. Die Leitideen (z.B. zu Energie und System) werden herausgearbeitet. Die Vorlesungsinhalte werden in Aufgabenübungen gefestigt und ergänzt. Die beiden Veranstaltungen haben das Ziel, künftige Lehrerinnen und Lehrer fachwissenschaftlich fundiert auf die Anforderungen ihres Lehramtes vorzubereiten.
PHY 1-3 Vorlesung zur Mechanik / Ergänzungen und Übungen.
Die Mechanik als eines der grundlegenden Teilgebiete wird im Überblick vorgestellt. Inhalte sind im Wesentlichen die Kinematik und Dynamik der ein- und mehrdimensionalen geradlinigen Bewegungen und der Kreisbewegung sowie eine Einführung in Drehbewegungen und Gravitation. Dabei spielen Betrachtungen zu Erhaltungsgrößen (Energie, Impuls, Drehimpuls) eine wichtige Rolle. Die Vorlesungsinhalte werden in Aufgabenübungen gefestigt und ergänzt. Die beiden Veranstaltungen haben das Ziel, künftige Lehrerinnen und Lehrer fachwissenschaftlich fundiert auf die Anforderungen ihres Lehramtes vorzubereiten.
PHY 2-4 Vorlesung zur Optik und Wärmelehre / Ergänzungen und Übungen.
Die dritte Grundlagenvorlesung beinhaltet eine Einführung in die (geometrische) Optik sowie wesentliche Bereiche der Wärmelehre. So werden z.B. neben den Modellen des Lichtes die Gesetzmäßigkeiten der Lichtausbreitung sowie des Strahlengangs an Linsen und einfachen optischen Geräten behandelt. Des weiteren werden im Bereich Wärmelehre physikalische Begriffe wie Temperatur und Wärme geklärt und Gesetzmäßigkeiten des Wärmetransports besprochen. Ein Ausblick auf die Hauptsätze der Thermodynamik schließt die Betrachtungen ab. Die Vorlesungsinhalte werden in Aufgabenübungen gefestigt und ergänzt. Die beiden Veranstaltungen haben das Ziel, Lehramtsstudierende mit fachwissenschaftlichen Basisinhalten auf die Anforderungen ihres Lehramtes vorzubereiten.
PHY 2-5 Seminar Schwingungen und Wellen.
Das Thema berücksichtigt Inhalte aus verschiedenen Gebieten der Physik, die hier unter strukturellen Gesichtspunkten nebeneinander betrachtet werden. Ausgehend von mechanischen Schwingungen, insbesondere der harmonischen Form, werden die Phänomene der Dämpfung und der Resonanz besprochen und diese Kenntnisse auf elektromagnetische Schwingungen übertragen. Weiterhin wird die Ausbreitung von Schwingungen thematisiert sowie Reflexion, Brechung, Beugung und Interferenz beleuchtet, insbesondere unter dem vereinheitlichenden Gesichtspunkt des Huygens’schen Prinzips. Abschließend rückt die Wellenoptik in den Mittelpunkt, beispielsweise Phänomene wie Interferenz und Beugung von Licht.
PHY 2-6 Seminar Atom- und Quantenphysik / Moderne Physik.
Im Hauptseminar werden wesentliche Inhalte des umfassenden Themas vorgestellt. Ausgangspunkt bildet die Betrachtung der Probleme der klassischen Physik am Ende des 19. Jahrhunderts und deren Lösung durch Planck und Einstein. Licht wird als Quantenobjekt mit Wellen- und Teilcheneigenschaften vorgestellt. Dieser Dualismus wird auf weitere Betrachtungen übertragen. Die Heisenbergsche Unschärferelation und die Schrödingergleichung bilden Grundlagen für die folgende Vertiefung der Quantenphysik.
Ein weiterer Abschnitt des Seminars ist der speziellen Relativitätstheorie gewidmet. Anhand der Probleme der Ätherphysik des beginnenden 20. Jahrhunderts wird verdeutlicht, wie Einsteins Theorie überzeugende Lösungen bringen konnte, die allerdings die Vorstellungen von Raum und Zeit völlig umgeworfen haben. Ein kurzer Blick auf die Allgemeine Relativitätstheorie und die Kosmologie stehen am Ende des Seminars.
PHY 3-5 Seminar Naturphänomene. (für GS Modul 2, für WHRS Modul 3)
Albert Einstein: „Freude am Schauen und Begreifen ist die schönste Gabe der Natur.“
Ausgewählte Naturphänomene und Alltagserfahrungen werden vorgestellt, untersucht sowie fachwissenschaftliche Grundlagen angewandt und vertieft. Ziel ist es, die Studierenden zu befähigen, Schülerinnen und Schülern „erste Einblicke in die naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweise“ zu vermitteln und das Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen zu wecken bzw. zu erhalten.
2. Lehrveranstaltungen mit Experimenten
PHY 1-1 Einführung in das (fach-)wissenschaftliche Arbeiten.
Es wird praxisorientiert in fachwissenschaftliche Arbeitsmethoden der Physik sowie in das Experimentieren im Unterricht eingeführt. Als Grundlage werden das Arbeiten mit Modellen und die experimentelle Methode behandelt sowie auf die Fehlerdiskussion und Fehlerberechnung eingegangen. Diese Grundlagen werden exemplarisch mit Hilfe von Schulexperimenten vertieft.
PHY 2-10 Naturwissenschaftliche Experimente in der Grundschule. (GS; fakultativ für FB)
Es werden Experimenten, die für die Primarstufe geeignet sind, selbständig durchgeführt sowie wesentliche Grundlagen im Plenum besprochen. Verschiedene Themenbereiche wie Luft, Wetter, Temperatur und Wärme, Schall oder Licht werden angesprochen. Dabei spielen neben fachwissenschaftlichen Fragen auch die Wege der Elementarisierung sowie relevante Präkonzepte der Schülerinnen und Schüler eine Rolle. Nicht zuletzt wird der Bezug zum Bildungsplan hergestellt.
PHY 1-4, PHY 2-7, PHY 3-2 Seminar mit Experimenten I , II oder III (Sek I).
Nach der Einführung in fachwissenschaftliche Arbeitsweisen werden im Verlauf des Studiums auf ein Lehramt der Sekundarstufe drei weitere Lehrveranstaltungen im Fach Physik angeboten, deren Schwerpunkt im praxisnahen Experimentieren liegt. Diese Veranstaltungen knüpfen an fachwissenschaftliche Inhalte der Vorlesungen und Seminare des entsprechenden Moduls (bzw. vorausgegangener Module) an. Neben der Erprobung von Schulexperimenten steht die Vertiefung fachwissenschaftlicher Inhalte im Mittelpunkt. Ergänzend zum theoretischen Hintergrund sowie der Durchführung und Auswertung von Experimenten ist der Bezug zum Bildungsplan ein wichtiger Aspekt. Mindestens ein Experiment wird von jeder bzw. jedem Studierenden im Plenum präsentiert und diskutiert. Während in den Seminaren mit Experimenten I und II angeleitet experimentiert wird, wird das Seminar „Experimente III“ als Kurs für Fortgeschrittene angeboten und umfasst physikalische Versuche mit einem höheren experimentellen Aufwand. Selbständiges experimentelles Arbeiten und individuelle Betreuung ergänzen sich hierbei. Ein Anliegen von Experimente III wird auch in der Erweiterung und selbständigen Vertiefung des fachwissenschaftlichen Hintergrundes gesehen.
3. Fachdidaktische Lehrveranstaltungen
M 2 Die Vorlesung „Einführung in die Didaktik der Naturwissenschaften“ bildet die Basis der Veranstaltungen zur Fachdidaktik. Es werden fachübergreifend Grundlagen zur Wissenschaftstheorie, zu Bildungsstandards und Kompetenzen, zum Experimentieren und Modellieren sowie weiteren grundlegenden Methoden und Arbeitsformen vermittelt.
PHY 2-3 Das Seminar „Didaktik des Physikunterrichts I (Grundlagen)“ gibt einen Überblick über die Bildungsstandards und -pläne unter dem Blickwinkel des Faches Physik und führt in Unterrichtskonzepte und -methoden des Physikunterrichts ein. Es werden physikspezifische Grundlagen zur Didaktik vermittelt (u. a. zu verschiedenen Artikulationsschemata und Sozialformen im Physikunterricht, zum Einsatz klassischer Medien, zur Diagnose und Bewertung von Schülerleistungen sowie zur Unterrichtsplanung).
PHY 3-1 Das Seminar „Didaktik des Physikunterrichts II (Aktuelle Beiträge)“) bildet den zweiten Teil der Fachdidaktik im Kontext des Physikunterrichts. Es werden aktuelle Beiträge zur Physikdidaktik vorgestellt und diskutiert sowie didaktische Fragen fachbezogen erörtert (u. a. Basiskonzepte und Kompetenzbereiche im Kontext der Bildungsstandards Physik, Beiträge zur Frage „Nature of science“ und „scientific literacy“, die Weiterentwicklung der Aufgabenkultur, Alltagsvorstellungen, Modelle und Experimente im Physikunterricht, der Einsatz moderner Medien sowie die Nutzung außerschulischer Lernorte).
PHY 3-7 In „Didaktik des Physikunterrichts III“ mit wechselnden Themen stehen einzelne Aspekte des Physikunterrichts, die ein Spektrum an Fragen aufwerfen, im Mittelpunkt. Es werden bereits bekannte Themenfelder vertieft und ergänzt oder aktuelle Themen fachdidaktischer Forschung aufgegriffen. So werden z.B. physikunterrichtsrelevante Präkonzepte und der Prozess des Konzeptwechsels an ausgewählten Themen umfassend erörtert oder die Entwicklung und Bewertung physikalischer Aufgaben und Diagnoseinstrumente zur Evaluation von Physikunterricht vorgestellt. Dabei werden aktuelle fachdidaktische Beiträge aus internationaler Fachliteratur (insbesondere englischsprachige Quellen) einbezogen.
4. Lehrveranstaltungen mit Projektcharakter
In diesen Lehrveranstaltungen stehen vor allem fächerübergreifende Aspekte der naturwissenschaftlichen Fächer im Vordergrund. Gleichzeitig bieten sie auch einen Einblick in die Methoden und Verfahren der Projektarbeit. Die wechselnden Themen werden aus der Sicht unterschiedlicher naturwissenschaftlicher Disziplinen beleuchtet. Dabei werden sowohl fachwissenschaftliche als auch fachdidaktische Inhalte einbezogen.
5. Lehrveranstaltungen zum wissenschaftlichen Arbeiten
Zur Einführung bitte die Angebote des Didaktischen Zentrums nutzen!
Die wichtigsten Schritte beim Verfassen von wissenschaftlichen Arbeiten (Seminararbeiten, WHA) werden vorgestellt und geübt. Hierzu gehört z.B. die Ermittlung des aktuellen Forschungsstandes (Literaturrecherche), Verwaltung von Literatur, korrektes Zitieren sowie der Aufbau einer wissenschaftlichen Arbeit.
PHY 3-6 Wissenschaftliches Arbeiten und Forschungsmethoden (Projekt)
Es werden wesentliche Methoden der fachdidaktischen Forschung im Fach Physik vorgestellt. Im Fokus stehen das Formulieren wissenschaftlicher Fragestellungen und Hypothesen sowie geeigneter Vorgehensweisen, um diese zu überprüfen. Die Auswertung empirisch erhobener Daten wird exemplarisch vorgestellt. Im Rahmen eines (Gruppen-)Projektes soll das Vorgehen selbständig erprobt werden.
Literaturempfehlungen für das Lehramtsstudium im Fach Physik
a) Fachwissenschaftliche Literatur (Auswahl)
(1) Giancoli, D.C.: Physik (2006; 2010). Pearson Studium
(2) Halliday, D.; Resnick,R.; Walker, J.: Physik (Verschiedene Editionen und Auflagen). WILEY-VCH GmbH & Co.
(3) Tipler, P.A.: Physik/Physik für Wissenschaftler und Ingenieure (Verschiedene Auflagen). Heidelberg: Spektrum
(4) Meschede, C.: Gehrtsen Physik (2006). Berlin, Heidelberg: Springer (Weitere Autoren/ Auflagen)
b) Fachdidaktische Grundlagen (Auswahl)
(1) Hopf, Schecker, Wiesner (Hrsg.) (2011). Physikdidaktik kompakt. Aulis Verlag
(2) Kircher, E.; Girwidz, R.; Häußler, P. (2001; 2007). Physikdidaktik. Berlin [usw.]: Springer
(3) H.F.Mikelskis (Hrsg.) (2006). Physikdidaktik. Praxishandbuch für die Sekundarstufe I und II. Berlin: Cornelsen.
(4) Mikelskis-Seifert, S. & Rabe, T, (Hrsg.) (2007). Physik Methodik. Berlin: Cornelsen
(5) Wagenschein, M. Die Pädagogische Dimension der Physik. Braunschweig: Westermann, 1995.
(6) Fachdidaktische Zeitschriften ( z.B. Naturwissenschaften im Unterricht - Physik; Praxis der Naturwissenschaften / Physik in der Schule)
(7) Internetzeitschrift PhyDid - Physik und Didaktik in Schule und Hochschule (abrufbar unter www.phydid.de)
aktualisiert: WS 2013/14