Im Rahmen der Physikdidaktik der Universität zu Köln wurde im November und Dezember 2019 an einer Kölner Schule ein Projekt zu Wetter und Klima in der Stadt durchgeführt, bei dem durch eigenständiges Experimentieren und der Selbstaneignung physikalischer Sachverhalte Neugier der Schülerinnen und Schüler an der Physik geweckt werden sollte. Bereits der amerikanische Gründervater und naturwissenschaftsbegeisterte Erfinder Benjamin Franklin sagte: „Erzähle es mir und ich vergesse es. Bringe es mir bei und ich merke es mir. Lass mich machen und ich lerne“ (Müller, 2015). Dieser Idee vom immersiven und praxisorientierten Lernen folgend, sollten auch hier die SuS für einen langfristigen Lernerfolg autonom tätig sein und experimentieren.
Für eine möglichst effektiven Unterrichtsplanung habe ich mit den Methoden Design Thinking und Design Based Research einige Stationen zum physikalischen Begriff der Temperatur in einem einfachen Teilchenmodell vorbereitet und durchgeführt.
Um die Wirksamkeit des Design Thinking zu erforschen, habe ich im Rahmen dieser Masterarbeit die Kernaussagen mit den Lehren aus dem Werk Logik der Forschung (1934) des österreichisch-britischen Philosophen und Wissenschaftstheoretikers Karl Popper verglichen. Nach Poppers Konzeption des Falsifikationismus können wissenschaftliche Sätze nie endgültig bewiesen und verifiziert, sondern stets nur falsifiziert werden, was jedes Mal eintritt, wenn es eine noch so geringe Abweichung von einem vorher etablierten Pattern gibt. Daher müssen sich die wissenschaftlichen Sätze einer ständigen Überprüfung aussetzen. Je öfter sie überprüft und dabei nicht falsifiziert werden, desto höher ist ihre Komplexität und ihr Grad der Bewährung. Auch Design Thinking zeichnet sich durch einen iterativen Prozess aus, bei dem die gewonnenen Informationen und Forschungen einer steten Überprüfung bedürfen.
Außerdem habe ich eine physikalische Definition der Temperatur gegeben, versucht die SuS und deren Bedürfnisse zu verstehen, einen Unterrichtsentwurf entwickelt und getestet, im Fazit einen Anstoß für eine weiterführende Arbeit geliefert und mit Hilfe von Bullet Points die Hauptaussagen meiner Forschung zusammengefasst.
Inhaltsverzeichnis
- Einleitung
- Physikalische Betrachtung des Temperaturbegriffs
- Kinetische Gastheorie
- Aggregatzustände
- Design Thinking
- Karl Popper – Logik der Forschung
- Vergleich Design Thinking mit Logik der Forschung
- Stadtwetter und Stadtklima – Projekt der Physikdidaktik an der XYschule
- Entwicklung der Fragestellung
- Erste Beobachtung der XYschule und Feedback Capture Grid
- Interview for Empathy
- Interview mit Student A
- Interview mit Student B
- Interview mit Lehrer A
- Feldforschung an der XYschule in Köln
- Personae Prototypes
- Persona Prototype 1: Lena
- Persona Prototype 2: Moritz
- Persona Prototype 3: Marco
- Ideen generieren
- Why-How Laddering
- Entwicklung des Prototyps
- Hypothesen
- Einführung der Temperatur und der Messgeräte an der XYschule
- Temperaturstation
- Evaluation und Auswertung
- Teilnehmende Beobachtung
- Fragebogen
- Selbsteinschätzung
- Einschätzung der Stationen
- Verständnisfragen
- Feedback der betreuenden LuL
- Feedback der Personae Prototypes
- Lena
- Moritz
- Marco
- Reflexion der Auswertung
- Fazit und Ausblick
- Bullet Points
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Masterarbeit untersucht, wie der physikalische Temperaturbegriff mithilfe von Design Thinking und einem einfachen Teilchenmodell Schülerinnen und Schülern (SuS) vermittelt werden kann. Ziel ist es, einen Unterrichtsentwurf zu entwickeln, der die Bedürfnisse der SuS berücksichtigt und gleichzeitig Fehlvorstellungen zum Temperaturbegriff und Teilchenmodell minimiert. Die Arbeit befasst sich mit folgenden Themen:- Das Konzept des Design Thinking und seine Anwendung in der Physikdidaktik
- Die wissenschaftstheoretischen Grundlagen der Falsifikation nach Karl Popper
- Die Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtsdesigns zum Temperaturbegriff im Teilchenmodell
- Die Analyse von SuS-Bedürfnissen und -Fehlvorstellungen im Hinblick auf das Teilchenmodell
- Die Überprüfung der Wirksamkeit des Unterrichtsdesigns durch teilnehmende Beobachtung, Fragebögen und Feedback von Lehrkräften und SuS
Zusammenfassung der Kapitel
Die Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtsdesigns zum physikalischen Temperaturbegriff im Teilchenmodell. Das Design basiert auf der Methode Design Thinking und zielt darauf ab, den Temperaturbegriff anschaulich und verständlich für Schülerinnen und Schüler (SuS) zu machen. Die Arbeit beginnt mit einer Einführung in den physikalischen Temperaturbegriff und der kinetischen Gastheorie. Anschließend werden Design Thinking und die Logik der Forschung von Karl Popper vorgestellt und miteinander verglichen. Die Masterarbeit beschreibt das Projekt zur Erforschung von Stadtwetter und Stadtklima, in dessen Rahmen die Unterrichtseinheit zur Temperatur entwickelt wurde. Es werden die ersten Beobachtungen an der XYschule und die Ergebnisse von Interviews mit Studierenden und Lehrkräften zusammengefasst. Anhand der gewonnenen Erkenntnisse werden drei Persona-Prototypen erstellt, die verschiedene Lerntypen und Bedürfnisse der SuS repräsentieren. Die Kapitel 12-16 befassen sich mit der Ideenfindung, der Entwicklung des Prototyps, der Aufstellung von Hypothesen und der Durchführung der Unterrichtseinheiten. Dabei wird der Fokus auf die Gestaltung der Experimente und die Vermeidung von Fehlvorstellungen gelegt. Die Kapitel 17-19 präsentieren die Ergebnisse der Evaluation durch teilnehmende Beobachtung, Fragebögen und Feedback von Lehrkräften und SuS. Es werden die verschiedenen Stationen des Unterrichtsdesigns hinsichtlich ihrer Effektivität und Beliebtheit bewertet. Die Masterarbeit endet mit einem Fazit und einem Ausblick auf weitere Forschungsfragen.Schlüsselwörter
Die Masterarbeit beschäftigt sich mit den folgenden Schlüsselwörtern: Design Thinking, Physikdidaktik, Temperaturbegriff, Teilchenmodell, Falsifikation, Karl Popper, SuS-Bedürfnisse, Fehlvorstellungen, Unterrichtsdesign, Evaluation. Die Arbeit untersucht die Anwendung von Design Thinking zur Entwicklung eines effektiven Unterrichtsdesigns, das auf die Bedürfnisse und Fehlvorstellungen von Schülerinnen und Schülern (SuS) in Bezug auf den Temperaturbegriff und das Teilchenmodell eingeht.- Quote paper
- Master of Education Christoph Schrank (Author), 2020, Design Thinking und Karl Popper. Wie kann der physikalische Temperaturbegriff mit einem einfachen Teilchenmodell erklärt werden?, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/920600
