Abteilung Physik

 

 

 

 

Themenvorschläge von Prof. Dr. Lutz Kasper für Bachelor- und Master-Arbeiten im Fach Physik

(Stand: Dezember 2020)

Bachelor-Themen

¨Wow-Experimente¨ - ein Videoprojekt der PH Schwäbisch Gmünd

An der PH Schwäbisch Gmünd entsteht in Kooperation mit der Remszeitung ein Videoprojekt, mit dem Kinder der 5. bis 7. Schuljahrgangsstufe für naturwissenschaftliche Themen interessiert und zum Mit-Experimentieren angeregt werden sollen. Dafür werden Videos mit hohen Qualitätsstandards konzipiert und produziert. Hierfür steht die Expertise aus Filmaufnahme- und Schnitttechnik, Drehbucherstellung sowie von Körpereinsatz und Stimmbildung zur Verfügung. Im Rahmen der Arbeit sollen geeignete Experimente identifiziert und ggf. umgesetzt und/oder bestehende Videos evaluiert werden.
Dieses Thema ist für den Bereich der Sekundarstufe 1 geeignet.

Data Science mit der OpenSenseMap im Physikunterricht

Die OpenSenseMap ist eine freie Plattform, auf der weltweit Sensoren zu einer Sammlung von Umweltdaten verschiedener Art beitragen (z.B. Feinstaub, Temperatur, Luftdruck, Luftfeuchtigkeit etc.). Ein großer Vorteil ist es, dass Schulen, Universitäten oder Privatpersonen sich daran beteiligen können, indem sie eigene Messstationen zur Verfügung stellen. In einem laufenden Forschungsprojekt hat die PH Schwäbisch Gmünd fünf regionalen Schulen Bausätze solcher Messstationen zur Verfügung gestellt. Bislang sind diese aber noch nicht ans Netz (in die OpenSenseMap) gegangen. Mit dieser Arbeit soll ein Unterstützungskonzept für interessierte Schulen entwickelt werden, die es den Lehrkräften technisch ermöglicht und darüber hinaus auch Nutzungsszenarien für den Einsatz im naturwissenschaftlichen Unterricht vorschlägt.
Dieses Thema ist für den Bereich der Sekundarstufe 1 geeignet.

Computational Thinking im Physikunterricht

Computational Thinking ist eine aktuell viel diskutierte Querschnittskompetenz in schulischen Bildungsprozessen. Was kann das - bezogen auf den Physikunterricht - bedeuten? Anhand eines konkreten physikalischen Inhaltes soll eine komplexe Lernaufgabe entworfen werden, für deren Lösung die Prinzipien des Computational Thinking angewendet werden. Hierfür können Software-Werkzeuge hilfreich sein (z.B. Modellierung eines naturwissenschaftlichen Phänomens mit Scratch, grundsätzlich sind aber auch analoge Lernszenarien denkbar.
Dieses Thema ist sowohl für den Bereich Primarstufe als auch für den Bereich Sekundarstufe 1 geeignet.

Entwicklung einer digital unterstützten Experimentieranleitung für die Hochschullehre

Im Rahmen dieser Themenstellung soll der Fokus auf ein konkretes Experiment gelegt werden. Im Rahmen der Kooperation mit der Universität Ulm sollen ausgewählte Experimente des physikalischen Praktikums auch Physikstudierenden der PH Schwäbisch Gmünd im Rahmen von Lehrveranstaltungen zugänglich gemacht werden. Die Auswahl des konkreten Experimentes erfolgt in Absprache mit dem themenstellenden Lehrenden. Der didaktische Wert der Bachelorarbeit soll darin bestehen, dass Lernende in ihrem Verständnis des ausgewählten Experimentes durch eine didaktisch gut strukturierte und ggf. mit digitalen Elementen angereicherten Experimentieranleitung unterstützt werden. Diese Experimentieranleitung ist Kern der Arbeit, die dann für Studierende an beiden Hochschulen hilfreich sein kann.
Dieses Thema ist für den Bereich der Hochschuldidaktik geeignet.

Darüber hinaus sind in Absprache mit mir alle von Ihnen vorgeschlagenen Arbeiten im Zusammenhang mit z.B. diesen Themenfeldern willkommen:

  • kontextorientiertes Physiklernen;
  • Kulturgeschichte und Naturwissenschaften (\Nature of Science");
  • Erzählen im Physikunterricht
  • Einsatz von Comics oder Graphic Novels im naturwissenschaftlichen Unterricht;
  • Coding im Physikunterricht (Arduino, Python, R, ...)
  • ... Ihre Idee?

Master-Themen

Smartphone-Experimente als Hausaufgabenexperimente für den Physikunterricht

Die Corona-Pandemie hat Lehrkräfte aller Fächer vor neue Herausforderungen gestellt. Ganz besonders betroffen sind davon die naturwissenschaftlichen Fächer, für die das Experimentieren als Erkenntnismethode charakteristisch ist. Um Schülerinnen und Schülern in Phasen von häuslicher Arbeit (aktuelle Pandemie, individuelle Krankheitsphasen, Ferienzeiten, ...) die Möglichkeiten zum Experimentieren zu geben, soll eine Serie von Smartphone-basierten Experimenten entwickelt und evaluiert werden. Hierbei sollen neben fachlichen Aspekten insbesondere auch Kompetenzen zur Data Literacy (Messdaten erheben, Daten auswerten, präsentieren und interpretieren) gefördert werden.
Dieses Thema ist für den Bereich der Sekundarstufen 1 und 2 geeignet.

¨Küchenexperimente¨ als Hausaufgabenexperimente für den Physikunterricht

Die Corona-Pandemie hat Lehrkräfte aller Fächer vor neue Herausforderungen gestellt. Ganz besonders betroffen sind davon die naturwissenschaftlichen Fächer, für die das Experimentieren als Erkenntnismethode charakteristisch ist. Um Schülerinnen und Schülern in Phasen von häuslicher Arbeit (aktuelle Pandemie, individuelle Krankheitsphasen, Ferienzeiten, ...) die Möglichkeiten zum Experimentieren zu geben, soll eine Serie von Experimenten entwickelt und evaluiert werden, für deren Durchführung nur einfach zu beschaffende Materialien erforderlich sind. Hierbei kommt es auf eine curriculare Anbindung an den aktuellen Bildungsplan und auf die Beachtung sicherheitsrelevanter Aspekte an.
Dieses Thema ist sowohl für den Bereich Primarstufe als auch für den Bereich Sekundarstufe 1 geeignet.

¨Klima-Checker¨ - ein Umweltprojekt für den naturwissenschaftlichen Unterricht

Der Ostalbkreis möchte einen Wettbewerb für Schulklassen im Bereich Klimaschutz und Nachhaltigkeit (Schutz unserer Lebensgrundlagen) anbieten. Die PH Schwäbisch Gmünd entwickelt hierfür im Rahmen von Studienarbeiten verschiedene Ansätze, die sowohl pädagogisch auf die Zielgruppe (vorzugsweise Klassenstufe 5-8) abgestimmt sind und einen Transfer der Erkenntnisse ins private Umfeld (Familie und Freizeit) zulassen. Die Arbeit dient einerseits der wissenschaftlichen Qualifikation, sie wird andererseits auch im Rahmen eines Wettbewerbs von einer Jury begutachtet. Bei positiver Evaluation soll die Arbeit dann als Pilotprojekt in Gmünder Schulen umgesetzt werden. Im Rahmen des Themas eignet sich hier ganz hervorragend ein interdisziplinärer Ansatz, bei dem Sie Stärken Ihrer individuellen Fächerkombination einfließen lassen k&oum;nnen.
Dieses Thema ist für den Bereich der Sekundarstufe 1 geeignet.

Metaphern - auch ein Thema für das Physiklernen?

Dieses spezielle Thema eignet sich ganz besonders bei einer Fächerkombination Physik/ Deutsch. Nach verschiedenen theoretischen linguistischen Ansätzen (z.B. Lakoff & Johnson) steuern metaphorische Sprachkonzepte unbewusst auch unser Denken. Damit wird es auch zu einem Thema für Lernprozesse (auch im Physikunterricht). Was macht es mit Lernenden, wenn sie immer von "fließender Wärme", "fließendem Strom" oder "Energiefluss" lesen? Welche Vorstellungen und Konzepte werden somit sprachlich unterstützt (oder verhindert)? Auf der Basis nur sehr geringfügig vorliegender Literatur, die Metaphern und Physiklernen gleichzeitig berücksichtigt, kann mit dieser Arbeit noch fachdidaktisches Neuland betreten werden. Sei es durch Metaphernanalysen von z.B. Lehrbüchern oder anderen Textsorten als auch durch eine Studie mit Schülerinnen und Schülern.
Dieses Thema ist für den Bereich der Sekundarstufen 1 und 2 geeignet.