Simulation elektrischer Größen | Thomas Sean Weatherby

App verwenden

Diese browserbasierte Simulation unterstützt das Lehren und Lernen einfacher Gleichstromkreise, indem sie elektrische Größen sichtbar macht. Elektrisches Potenzial kann über Farbe oder Höhe dargestellt werden; Stromstärke wird durch Pfeile repräsentiert.

Physikalisches Konzept

Elektrisches Potenzial, Spannung, Stromstärke, Widerstand sowie einfache Reihen- und Parallelschaltungen.

Lernschwierigkeit

Lernende deuten Strom häufig als verbrauchbare Substanz, verstehen Spannung als Eigenschaft des Stroms oder argumentieren lokal über einzelne Bauteile, ohne den geschlossenen Stromkreis als System zu betrachten.

Didaktische Idee

Die App rückt die Potenzialdifferenz als Ursache des Stroms in den Mittelpunkt. Die Visualisierungen bieten nicht-numerische Darstellungen, die mit Analogien wie Druckunterschieden und Strömungen diskutiert werden können.

Evidenz/Status

Forschungsbasiert und unterrichtsorientiert. Die Simulation ist mit veröffentlichten Arbeiten zu analogischen und repräsentationsbasierten Ansätzen in der Elektrizitätslehre verbunden. (Burde et al., 2021; Weatherby et al., 2020; Weatherby et al., 2021)

Referenzen

2021

An analogical simulation for teaching electric circuits: a rationale for use in lower secondary school

Jan-Philipp Burde, Thomas Sean Weatherby, und Arthur Kronenberger

Physics Education, 2021

DOI BibTeX Link PDF

@article{burde2021analogical,
  title = {An analogical simulation for teaching electric circuits: a rationale for use in lower secondary school},
  author = {Burde, Jan-Philipp and Weatherby, Thomas Sean and Kronenberger, Arthur},
  journal = {Physics Education},
  volume = {56},
  number = {5},
  pages = {055010},
  year = {2021},
  publisher = {IOP Publishing},
  doi = {10.1088/1361-6552/ac03fe},
  url = {https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6552/ac03fe},
}

Repräsentationsbasierte Simulation zu einfachen Gleichstromkreisen

Thomas Weatherby, Thomas Wilhelm, Jan-Philipp Burde, and 4 more authors

In Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?, 2021

BibTeX Link PDF

@inproceedings{weatherby2021reprasentationsbasierte,
  title = {Repr{\"a}sentationsbasierte Simulation zu einfachen Gleichstromkreisen},
  author = {Weatherby, Thomas and Wilhelm, Thomas and Burde, Jan-Philipp and Beil, Fabian and Kapp, Sebastian and Kuhn, Jochen and Thees, Michael},
  editor = {Habig, Sebastian},
  booktitle = {Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?},
  pages = {541--544},
  year = {2021},
  organization = {Gesellschaft f{\"u}r Didaktik der Chemie und Physik},
  publisher = {Universit{\"a}t Duisburg-Essen},
  url = {https://gdcp-ev.de/blog/2021/02/11/repraesentationsbasierte-simulation-zu-einfachen-gleichstromkreisen/},
}

2020

Visualisierungen bei Simulationen von einfachen Stromkreisen

Thomas Weatherby, Thomas Wilhelm, Jan-Philipp Burde, and 4 more authors

In Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen, 2020

BibTeX Link PDF

@inproceedings{weatherby2020visualisierungen,
  title = {Visualisierungen bei Simulationen von einfachen Stromkreisen},
  author = {Weatherby, Thomas and Wilhelm, Thomas and Burde, Jan-Philipp and Beil, Fabian and Kapp, Sebastian and Kuhn, Jochen and Thees, Michael},
  editor = {Habig, Sebastian},
  booktitle = {Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen},
  pages = {1007--1010},
  year = {2020},
  organization = {Gesellschaft f{\"u}r Didaktik der Chemie und Physik},
  publisher = {Universit{\"a}t Duisburg-Essen},
  url = {https://gdcp-ev.de/blog/2020/01/28/visualisierungen-bei-simulationen-von-einfachen-stromkreisen/},
}