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Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtsdesigns zur Energieübertragung in elektrischen Systemen für die Sekundarstufe II
Louisa Christine Winter
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Philosophie und Bildungswissenschaft
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doktoratsstudium Naturwissenschaften: Physik
Betreuer*in
Martin Hopf
DOI
10.25365/thesis.79899
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-31430.51757.160514-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Moderne Technologien wie Smartphones oder induktive Ladestationen prägen den Alltag von Schüler*innen. Ein zentrales physikalisches Konzept zur Beschreibung solcher elektrischer Systeme ist die Energie. Studien zeigen jedoch, dass viele Schüler*innen alternative, alltagssprachlich geprägte oder unvollständige Vorstellungen von Energie und ihrer Übertragung in elektrischen Systemen haben. Eine mögliche Ursache ist der Mangel an didaktisch fundierten, empirisch evaluierten Unterrichtskonzepten. Bestehende Ansätze greifen oft zu kurz, sind zu komplex oder lassen zentrale physikalische Aspekte aus. Die vorliegende Arbeit begegnet dieser Problematik durch die Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtsdesigns für die Sekundarstufe II, das die Energieübertragung in elektrischen Systemen auf Basis elektromagnetischer Felder thematisiert. Im Rahmen eines Design-Based-Research-Ansatzes wird untersucht, wie ein für Schüler*innen verständliches und anschlussfähiges Unterrichtsdesign gestaltet sein muss. Dabei wird insbesondere untersucht, welche Lernhindernisse sowie förderlichen Bedingungen dafür entscheidend sind. In drei iterativen Designzyklen werden zunächst Prototypen des Unterrichtsdesigns entwickelt und mit Schüler*innen (N = 21) hinsichtlich Verständlichkeit und Akzeptanz erprobt. Die finale Version wird anschließend in sieben AHS-Klassen (N = 128) in Wien implementiert. Die Wirksamkeit wird mithilfe standardisierter Prä- und Posttests sowie qualitativer Lehrer*inneninterviews evaluiert. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen signifikante Verbesserungen bei der Beantwortung der Wissensfragen und einen Rückgang fachlich inkorrekter Antworten im Posttest. Zudem bestätigen die Lehrer*inneninterviews die Anschlussfähigkeit des Konzepts an den Unterrichtsalltag und weisen auf dessen positive Wirkung auf das Lernverhalten der Schüler*innen hin. Die Arbeit leistet somit einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Physikdidaktik, indem sie ein theoriegeleitetes, empirisch fundiertes Unterrichtsdesign und eine lokale Theorie zu Lernprozessen im Kontext der Energieübertragung in elektrischen Systemen bereitstellt.
Abstract
(Englisch)
Modern technologies such as smartphones or wireless charging stations are an integral part of students’ everyday lives. A central physical concept used to describe such electrical systems is energy. However, studies show that many students hold alternative or incomplete ideas of energy and its transfer in electrical systems. One possible reason for this is the lack of literature based and empirically evaluated teaching concepts. Existing approaches often fall short, are too complex, or omit key physical aspects. This study addresses the issue by developing and evaluating a curricular design for upper secondary schools that focuses on energy transfer in electrical systems based on electromagnetic fields. Using a design-based research approach, the study investigates how to design a teaching-learning-sequence that is both comprehensible and meaningful for students. Particular attention is given to identifying learning obstacles and favorable conditions that influence learning outcomes. In three iterative design cycles, prototypes of the instructional design are developed and evaluated with students (N = 21) for comprehensibility and acceptance. The final version is then implemented in seven upper secondary school classes (AHS) in Vienna (N = 128). The evaluation is conducted using standardized pre- and post-tests as well as qualitative interviews with the participating teachers. The findings of the study show significant improvements in students’ responses to knowledge questions and a decrease in scientifically incorrect answers in the post-test. In addition, the teacher interviews confirm the compatibility of the concept with everyday classroom practice and point to its positive impact on student learning behaviour. This work thus contributes to the advancement of physics education research by providing a theory-driven, empirically validated instructional design and a local theory of learning processes in the context of energy transfer in electrical systems.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Unterrichtsdesign Design-Based-Research Energieübertragung EM-Felder Sekundarstufe II
Autor*innen
Louisa Christine Winter 
Haupttitel (Deutsch)
Entwicklung und Evaluation eines Unterrichtsdesigns zur Energieübertragung in elektrischen Systemen für die Sekundarstufe II
Paralleltitel (Englisch)
Development and evaluation of a curriculum design about energy transfer in electrical systems for upper secondary schools
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
610 Seiten in verschiedenen Seitenzählungen : Illustrationen
Sprache
Deutsch
Beurteiler*innen
Knut Neumann ,
Bianca Watzka
Klassifikationen
33 Physik > 33.99 Physik. Sonstiges ,
81 Bildungswesen > 81.77 Sekundarstufe II
AC Nummer
AC17734203
Utheses ID
77157
Studienkennzahl
UA | 796 | 605 | 411 |