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We describe an investigation of the heterogeneity in conceptual understanding of first-year
engineering students by using the force concept inventory (FCI) as a diagnostic tool. The
average FCI pre- and posttest results depend significantly on the type of school graduation.
Even interactive teaching methods that have proven to be more effective in learning outcome
cannot dissolve this heterogeneity within the first year of university study.
An der TH Rosenheim sind die Lehrenden der Physikgrundlagen für alle technischen Studiengänge in einer Fakultät beheimatet. Das erleichtert und befördert den Austausch nicht nur fachlicher Themen sondern auch didaktischer Fragestellungen. Das zunehmend heterogene Vorwissen der Studierenden sowie die Unzufriedenheit mit studentischen Prüfungsleistungen und eher passiver Unterrichtsbeteiligung gaben den Ausschlag, die Didaktik in den Blick zu nehmen um die Wirksamkeit der Lehre zu erhöhen. Das „Scholarship of Teaching and Learning“ gibt Auskunft darüber, ob das Ergebnis den Aufwand rechtfertigt. Der FCI-Konzepttest zeigt eindeutig die Wirksamkeit der verwendeten aktivierenden Lehrmethoden JiTT und PI. Die Prüfungsergebnisse erweisen sich nicht in gleichem Maße für eine quantitative Analyse als geeignet. Die Auswertung der Daten in Bezug auf Teilnahmeverhalten und Bestehensraten legt den Schluss nahe, dass bei Anwendung studierendenzentrierter und aktivierender Lehrmethoden signifikant mehr Studierende zu einem früheren Zeitpunkt die Klausur erfolgreich ablegen.
Just-in-Time-Teaching ist eine Lehrmethode, bei der ein
Teil des Wissenserwerbs in Vorbereitung einer Lehrveranstaltung
vorausgeht. Online-Tests offenbaren hierbei
den aktuellen Lernstand und regen die kritische Auseinandersetzung
mit Fachthemen und dem eigenen Studierverhalten
an. Die Ergebnisse dieser Tests erlauben
es, den Unterricht auf die Bedürfnisse der Studierenden
dynamisch anzupassen und zeitliche Freiräume für weitere
aktivierende Lehrmethoden zu eröffnen.
We report from an ongoing process to develop a thermal conceptual assessment that covers the essential concepts of first-year thermodynamics to be administered to engineering students. The goal is to develop a measurement instrument in order to investigate students’ pre-knowledge as well as the influence of teaching and learning settings. The assessment builds on known misconceptions and concept questions described in the literature. The original items have been modified significantly in the current version 3 of the test in order to create single-choice questions with four distracters each that address frequent misconceptions from student answers in a systematic way. The working process to create these distracters is described exemplarily.
Das Force Concept Inventory ist ein international etabliertes Diagnoseinstrument für das Konzeptverständnis der Newtonschen Mechanik. Wir haben über einen Zeitraum von zehn Jahren von knapp 5000 Studierenden der Ingenieurwissenschaften an der TH Rosenheim zu Studienbeginn Testdaten erhoben. Die Auswertung mittels Item Response Curves erlaubt für jede Frage die Analyse sowohl der richtigen als auch aller falschen Antwortoptionen. Insbesondere lassen sich auf diese Weise Distraktoren identifizieren, die gängige Fehlvorstellungen widerspiegeln. Es zeigt sich, dass die am häufigsten gewählten Distraktoren auf der Annahme beruhen, jeder Bewegung müsse eine Kraft in Bewegungsrichtung zu Grunde liegen. Daten von Universitäten der USA zeigen ein vergleichbares Ergebnis. Die vorgestellte Analyse dient als Grundlage zur Verbesserung von Lehrsequenzen.
The 12th International Conference on Physics Teaching in Engineering Education (PTEE 2024) took place from 15th to 17th of May, 2024 at TH Rosenheim. This “Program and Abstracts” contains the conference time schedule as well as the abstracts and video links of the 3 keynotes and the abstracts of the 46 contributions. The contributions cover actual themes in teaching engineers at universities and universities of applied sciences. Among others they are related to: SoTL (Scholarship of Teaching and Learning), influence of the pandemic on teaching, artificial intelligence in learning and teaching including learning analytics, and innovative concepts for lectures and labs in physics and engineering subjects.
Wir sind begeisterte JiTTler. Nach mehr als drei Jahren JiTT (Just-In-Time Teaching) und PI (Peer Instruction) in sechs verschiedenen Physik- oder Bauphysik-Anfängervorlesungen wollen wir Ihnen unsere praktischen Erfahrungen vorstellen, die Sie als KollegInnen einladen und ermutigen könnten, sich auch auf dieses Experiment in Ihrer Grundlagenlehrveranstaltung einzulassen. Dabei ist JiTT die Basis und PI eine wesentliche Ergänzung für den Unterrichtsablauf. Die Methoden JiTT und PI sind in diesem Heft (vgl. Keller, Meissner und Fleischer, 2016) kurz erklärt mit entsprechenden Verweisen auf Literaturangaben, Details zu den Methoden finden sich auf der Seite des Projekts (HD MINT, 2016) und unsere Art der Umsetzung im zweiten Abschnitt.
Wie sind wir vorgegangen? Wir haben unsere Lehrveranstaltungen als „didaktisches Labor“ betrachtet und verschiedene Methoden mit Varianten getestet. Bei der einen Lehrveranstaltung (LV) wurde der seminaristische Unterricht gleich als Ganzes auf die neue Methode umgestellt, während bei den anderen LVen JiTT und PI sukzessive eingeführt wurden. Über Studentenumfragen (Fragebogen im Rahmen der Evaluation und über Sonderfragebögen) sowie durch Einzelinterviews wurde Feedback eingeholt und der Unterricht angepasst. Der Konzept-Test über Mechanik „Force Concept Inventory“ (FCI; Hestenes et al. 1992) dient als Instrument, um das Vorwissen der Studierenden und ihren Lernfortschritt zu messen. Er wird seit 2013 jedes Semester durchgeführt.
