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Digitale Lehre – Physik lernen und lehren mit dem Raspberry Pi

Lernergebnisse des Moduls
Lernergebnisse des Moduls "Physik mit dem Raspberry Pi"

Die ursprüngliche Idee für ein physikdidaktisches Aufbauseminar

Lange bevor sich herausstellen sollte, dass das Sommersemester 2020 aufgrund der Auswirkungen des Corona-Virus ein besonderes werden würde, war die physikdidaktische Lehrveranstaltung „Physik mit dem Raspberry Pi“ geplant worden. Es sollte ein experimentelles Seminar werden, in dem sich Lehramtsstudierende unter Anleitung mit einfachen experimentellen Aufbauten zur Messwerterfassung mit einem Mini-PC namens „Raspberry Pi“ auseinandersetzen. Darüber hinaus sollten didaktische und methodische Konzepte für einen Einsatz im Physikunterricht erarbeitet werden.

Die Corona-Pandemie stellte (und stellt auch weiterhin) die Lehrverantwortlichen an der FAU vor neue Herausforderungen. Kreative organisatorische sowie inhaltliche Konzepte waren nun auf die Schnelle gefragt. In erster Linie ging es darum, den Studierenden ohne Verzögerung im Studienplan eine Lehrveranstaltung anzubieten, die die geplanten Kompetenzinhalte vermittelt sowie die damit verknüpften Kompetenzen fördert und darüber hinaus natürlich die aktuelle Rechtslage und den Infektionsschutz berücksichtigt.

Ein Online-Seminar mit einem besonderen Highlight

„Physik mit dem Raspberry Pi“ fand daher als Online-Seminar statt. Besonderes Highlight der Veranstaltung: An die Studierenden wurden „Experimentier-Care-Pakete“ verschickt, Sets mit den für ein eigenständiges naturwissenschaftliches Arbeiten notwendigen Experimentiermaterialien.

Spezielle Elemente der digitalen Lehre (Seminar und Übung mit Zoom, StudOn-Kurs, asynchrone Diskussionen im StudOn-Forum, …) unterstützten die Studierenden beim Erwerb von Fach- und Methodenkompetenz und motivierten zusammen mit dem „Experimentier-Care-Paket“ (vgl. Abb. unten) zum eigenständigen naturwissenschaftlichen Arbeiten.

So aktivierte die Forscherfrage „Wie hoch ist der ‚Füllstand‘ in einem Gefäß ?“ zu unterschiedlichsten Realisierungen eines experimentellen Aufbaus mit einem MWE-System zur Ultraschallabstandsmessung!

Auch ein einfaches Messwerterfassungssystem mit einem kombinierten Temperatur- und Feuchtesensor ist schnell in Betrieb genommen! Fragestellungen aus dem Alltag wie „Bauarbeiter wickeln häufig eine Getränkeflahsce in ein feuchtes Handtuch, um sie kühl zu halten. Warum tun sie das?“ bieten spannende Kontexte zum Erlernen physikalischer Inhalte und motivieren Studierende wie auch Schülerinnen und Schüler zur reflektierten Anwendung naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen:

Lernen und Lehren von naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen: Testen der Hypothese „Wenn man eine Getränkeflasche in ein feuchtes Handtuch wickelt, dann bleibt das Getränk kühl.“

Die Durchführung des Seminars mit Übung im SoSe 2020 hat gezeigt, dass Experimentieren prinzipiell auch ohne Präsenzveranstaltung möglich ist, wenn eine durchdachte Begleitung der Experimente erfolgt. Diese Erfahrung lässt sich möglicherweise auch auf das Experimentieren mit Schülerinnen und Schülern erweitern und mag die Teilnehmerinnen und Teilnehmer des Seminars „Physik mit dem Raspberry Pi“ als zukünftigen Lehrkräfte für Ausnahmesituationen in der Schule bereits jetzt schon didaktisch und methodisch vorbereiten. – In jedem Fall wird es das Seminar mit Übung auch im SoSe 2021 geben! Die Anmeldung erfolgt über StudOn. (Dr. Angela Fösel)