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Entwicklung und Evaluation von Unterrichtseinheiten zum Thema Messunsicherheiten
Hannah Loidl
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Physik
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Lehramt Sek (AB) UF Bewegung und Sport UF Physik
Betreuer*in
Martin Hopf
Mitbetreuer*in
Clemens Nagel
DOI
10.25365/thesis.70616
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-11235.80995.579130-5
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Der Umgang mit Messunsicherheiten ist ein Thema, mit dem sich viele (Lehramt-)Studierende der Physik mühen und welches auf den ersten Blick für den Schulunterricht zunächst wenig interessant erscheint. Bei näherer Betrachtung erkennt man jedoch das große Potential, das eine Auseinandersetzung mit dieser Thematik bereits im Physikunterricht während der Schulzeit mit sich bringt. Durch Diskussionen über die Vertrauenswürdigkeit von Ergebnissen und der Einbeziehung von Fehlern und Messunsicherheiten erwerben die Schüler*innen Kompetenzen zum kritischen Hinterfragen von veröffentlichten Studien und daraus abgeleiteten allgemeinen Meinungen. Dass man Messunsicherheiten nicht erst in der universitären Bildung unterrichten muss, sondern bereits Schüler*innen der Sekundarstufe I einige interessante Überlegungen zu Quellen und Ursachen von Messunsicherheiten anstellen können, wurde in dieser Arbeit demonstriert. Für die Entwicklung und Evaluation wurde das Unterrichtskonzept im Sinne des Design-Based Research in mehreren Zyklen überarbeitet. Zur Datenerhebung wurden unter anderem Akzeptanzbefragungen, Unterrichtsbeobachtungen und schriftliche Fragebögen eingesetzt. Beim Stolpern über unerwartete Hindernisse bei der Durchführung eines simplen Experiments stießen die Schüler*innen von selbst auf Fehler und Unsicherheiten ihrer Messung. Durch aufeinander aufbauende Aufgabenstellungen wurden Denkprozesse initiiert und Handlungsstrategien erworben, um Messunsicherheiten abzuschätzen, die Vertrauenswürdigkeit der Messung zu beurteilen. Das entwickelte und erprobte Unterrichtskonzept für die Sekundarstufe I zum Umgang mit Messunsicherheiten liefert erste Möglichkeiten und Ideen für eine Umsetzung der differenzierten Datenauswertung im Physikunterricht. Die finale Unterrichtseinheit wurde zusammen mit den Unterrichtsmaterialien für Physiklehrer*innen in der Masterarbeit zur Verfügung gestellt.
Abstract
(Englisch)
For most students at university the proper handling of measurement uncertainties is a difficult subject and does not seem to be an interesting topic for school education at first glance. Nevertheless, the examination of measurement uncertainties is worth a closer look in order to discover the benefits of dealing with this topic already in highschool. Discussing the trustworthiness of results including errors and uncertainties is supposed to contribute to the development of competences which allow students to critically examine published studies and its diverted opinions. Teaching the theory of errors and uncertainties does not necessarily have to take place solely at university level. As demonstrated in this master thesis, Highschool students at the age of 13-14 years already showed interesting ideas by thinking of sources of uncertainties. Using the method of design-based research, several cycles of testing and revising were carried out for developing and evaluating an adequate teaching concept to introduce students to the concept of measurement uncertainties. Data was mainly collected through the technique of probing acceptance, observation in class and written tests. As demonstrated, pupils were led to measurement uncertainties by overcoming unexpected obstacles in a rather simple experiment. Strategies and thought processes were triggered through assisted exercises to learn how to estimate uncertainties, asses the trustworthiness of a measurement in order to compare measurands. Throughout this master thesis possibilities and insights for a differentiated data analysis in physics education were successfully realised in this teaching concept. The final teaching concept together with the teaching materials for physics teachers is provided in this master thesis.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
measurement uncertainties physics teaching concept highschool design-based research
Schlagwörter
(Deutsch)
Messunsicherheiten Datenauswertung Physik Sekundarstufe I Unterrichtskonzept Design-Based Research
Autor*innen
Hannah Loidl
Haupttitel (Deutsch)
Entwicklung und Evaluation von Unterrichtseinheiten zum Thema Messunsicherheiten
Publikationsjahr
2021
Umfangsangabe
129 Seiten
Sprache
Deutsch
Beurteiler*in
Martin Hopf
AC Nummer
AC16497952
Utheses ID
60886
Studienkennzahl
UA | 199 | 500 | 523 | 02