Hier finden Sie einen Überblick über aktuelle Forschungsprojekte:

EPo-EKo: Elektrizitätslehre mit Potenzial - Elektrizitätslehre mit Kontexten
Im Rahmen dieses von der Deutschen Telekom Stiftung geförderten grenzüberschreitenden Konsortium bestehend aus den Universitäten Tübingen, Frankfurt, Darmstadt, Graz, Linz, Innsbruck und Wien wird das Ziel verfolgt, das Unterrichtsthema „einfache Stromkreise“ durch einen höheren Alltagsbezug interessanter und verständlicher zu gestalten. Im Rahmen des Design-Based-Research-Projekts wird u.a. ein kontext-orientiertes Unterrichtskonzept zu einfachen Stromkreisen entwickelt und empirisch evaluiert. Praxisrelevante Unterrichtsmaterialien des EPo-EKo-Projektes können auf der Internetseite www.einfache-elehre.de kostenfrei heruntergeladen werden. 

MINT-Studienbotschafter/innen: Authentische Einblicke in Studium & Forschung
Um Schüler/innen frühzeitig und authentisch über die Chancen und Möglichkeiten eines Studiums im MINT-Bereich zu informieren und bestehende stereotype Vorstellungen abzubauen, schafft das Projekt „MINT-Studienbotschafter/innen“ aktiv Berührungspunkte zwischen Schule und Universität. Engagierte junge MINT-Studierende besuchen seit 2014 Gymnasien im südlichen Baden-Württemberg und haben bereits mehr als 5800 Schüler/innen erreicht. Derzeit ist das Programm in ein Promotionsprojekt eingebettet, das durch die Unterstützung der Gips-Schüle-Stiftung und in Kooperation mit dem Rektorat der Eberhard Karls Universität Tübingen umgesetzt wird. Dieses Promotionsprojekt fokussiert sich auf die empirische Begleitforschung zur Veränderung der stereotypen Wahrnehmungen von Schülerinnen und Schülern in Bezug auf MINT-Studierende und -Wissenschaftler/innen.

Physik lernen mit KI in der Studieneingangsphase: Potenziale nutzen – Grenzen reflektieren
Der Studienstart im Fach Physik ist für viele Studierende mit hohen fachlichen und methodischen Anforderungen verbunden. Insbesondere der Grundkurs Physik verlangt ein deutlich höheres Maß an Abstraktion und Formalisierung als die Schulphysik. In diesem Projekt wird erprobt, wie KI-gestützte Lernangebote zur innovativen Weiterentwicklung der Studieneingangsphase beitragen können. Im Rahmen des Projektes soll deshalb das Potenzial von KI zur Unterstützung der Studierenden im Grundkurs Physik erprobt und systematisch evaluiert werden. Ziel ist es, das fachliche Verständnis der Studierenden durch individuelle Förderung zu vertiefen, zugleich einen reflektierten und lernförderlichen Umgang mit KI zu entwickeln und so den Studienerfolg in Physik nachhaltig zu steigern. Die gewonnenen Erfahrungen und Erkenntnisse sollen über den Fachbereich hinaus für die Weiterentwicklung KI-gestützter Lehrkonzepte nutzbar gemacht werden und Impulse für den Transfer in andere Studiengänge liefern.

TEIFUN: Technologiegestützte Innovationen in fachspezifischen Unterrichtssettings
Das interdisziplinäre Postdoc-Kolleg TEIFUN beschäftigt sich mit der Erforschung und praktischen Gestaltung technologiegestützter Innovationen im fachspezifischen Unterricht, insbesondere in den Bereichen Künstliche Intelligenz (KI) und Extended Reality (XR). Ziel ist es, innovative Bildungstechnologien so in den Schulunterricht zu integrieren, dass eine nachhaltige Verbesserung der Unterrichtsqualität erreicht wird. Das Kolleg zielt darauf ab, eine Brücke zwischen Grundlagen- und fachspezifischer Unterrichtsforschung zu schlagen, um der bisher vorherrschenden, fachlich wenig orientierten Laborforschung produktiv entgegenzuwirken. Durch die standortübergreifende Kooperation zwischen den beiden Schools of Education aus Tübingen und Stuttgart-Ludwigsburg werden die Expertise aus Lehrkräftebildung, Fachdidaktik und Computerwissenschaften gebündelt und zukunftsweisende Konzepte entwickelt. Am Standort Tübingen entwickeln wir im Rahmen von TEIFUN derzeit einen KI-basierten Tutor für den Physikunterricht in der Sekundarstufe. 

Empirischer Vergleich der Lernwirksamkeit unterschiedlicher Modelle des elektrischen Stromkreises
Elektrische Stromkreise werden im Physikunterricht häufig als abstraktes Thema wahrgenommen. Um das Verständnis der Lernenden zu fördern, greifen viele Lehrkräfte daher auf schulische Modelle wie das Fahrradkettenmodell, das Wasserkreislaufmodell oder das Elektronengasmodell zurück. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts, das in Kooperation mit LEAD durchgeführt wird, soll daher die Lernwirksamkeit unterschiedlicher Modelle und Analogien empirisch untersucht werden. Die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse sind dabei nicht nur aus wissenschaftlicher Sicht von Interesse, sondern sollen Lehrkräfte und Seminarleiter dabei unterstützen, für konkrete Unterrichtssituationen und Lernziele geeignete Modelle und Analogien auszuwählen. Darüber hinaus sollen die Ergebnisse perspektivisch auch in die Gestaltung von Schulbüchern einfließen, um eine evidenzbasierte und lernwirksame Darstellung elektrischer Stromkreise zu fördern.

Hier finden Sie bisherige Forschungsprojekte der AG Didaktik der Physik:

ComeMINT-Netzwerk. fortbilden durch vernetzen – vernetzen durch fortbilden
Ein Arbeitsschwerpunkt des vom BMBF geförderten ComeMINT-Netzwerkes im Fach Physik bestand in der Entwicklung und Evaluation eines adaptiven Förder- und Fortbildungskonzepts zum fachdidaktisch begründeten Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht. Das Konzept verband digitale Selbstlernmodule mit darauf aufbauenden Präsenzfortbildungen. Im Rahmen eines Massive Open Online Course (MOOC) wurden digitale Selbstlernmodule entwickelt, die durch Präsenzveranstaltungen ergänzt wurden. In diesen konnten die jeweiligen digitalen Medien gemeinsam erprobt, Einsatzmöglichkeiten diskutiert und Erfahrungen ausgetauscht werden. Die im Projekt entwickelten Online-Fortbildungsmodule stehen seit dem 1. November 2024 allen Interessierten kostenfrei über die Lernplattform iMooX.at hier zur Verfügung. 

MINT-ProNeD – Professionelle Netzwerke zur Förderung adaptiver, prozessbezogener, digital-gestützter Innovationen im MINT-Bereich
MINT-ProNeD war ein vom BMBF gefördertes Verbundprojekt des bundesweiten Kompetenzverbundes lernen:digital, das sich mit der Digitalisierung im Schulkontext befasste. An dem Verbundprojekt waren MINT-Didaktiken verschiedener Hochschulstandorte aus Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz beteiligt. Gemeinsam entwickelten und erprobten sie Professionalisierungsangebote für die Lehrkräftefortbildung mit dem Ziel, den Dialog zwischen Wissenschaft und schulischer Praxis zu stärken. Der inhaltliche Fokus lag auf der Förderung prozessbezogener Schülerkompetenzen in digital gestützten, adaptiven Lernumgebungen. Hierzu wurden innerhalb von drei Netzwerken Fortbildungen, Unterrichtskonzepte und -materialien sowie innovative digitale Technologien entwickelt und erprobt. Die Physikdidaktik der Universität Tübingen beteiligte sich im Rahmen von MINT-ProNeD insbesondere an der Entwicklung und Durchführung forschungsbasierter Lehrkräftefortbildungen zu digital gestütztem, adaptivem Physikunterricht. Darüber hinaus wurden gemeinsam mit Lehrkräften in Professionellen Lerngemeinschaften (PLGen) digitale Unterrichtsmaterialien entwickelt und im Unterricht erprobt.

Entwicklung eines Testinstruments zu elektrischen Stromkreisen
Im von der Vector-Stiftung geförderten Projekt der SIG „Konzeptverständnis und Digitalisierung in den MINT-Fächern“ (KoDiMi) der Tübingen School of Education (TüSE) wurde in Kooperation mit der Universität Linz und der TU Dresden ein neues Testinstrument zur Elektrizitätslehre entwickelt. Ziel des Projektes war es, aufbauend auf bisherigen Erkenntnissen der Vorstellungsforschung und bestehenden Testinstrumenten ein reliables Instrument zur Erfassung des konzeptionellen Verständnisses einfacher elektrischer Gleichstromkreise auch für die Zielgruppe der Studierenden zu entwickeln. Dabei sollten sowohl zentrale physikalische Konzepte als auch verbreitete alternative Vorstellungen breiter und ausgewogener berücksichtigt werden als in bisherigen Instrumenten.

DiKoLeP: Digitale Kompetenzen von Lehramtsstudierenden im Fach Physik
Ausgehen vom TPACK 4.0 Projekt an der Universität Tübingen wurde ein Seminarkonzept zum Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht konzipiert und evaluiert. Das Seminar befähigt angehende Lehrkräfte dazu, digitale Medien im Physikunterricht lernwirksam und fachdidaktisch sinnvoll einzusetzen. Hierzu wurde mit den Universitäten Aachen, Paderborn, Graz und Innsbruck im Rahmen des Kooperationsprojektes DiKoLeP (Digitale Kompetenzen von Lehramtsstudierenden im Fach Physik) zusammengearbeitet. 

iVoltage: Investigation of Visualization with Multimedia Learning Technologies for Augmenting Electrical Experiments
Das Projekt iVOLTAGE erweiterte Experimente zu Parallel- und Reihenschaltungen im physikalischen Anfängerpraktikum mithilfe digitaler Medien, beispielsweise Tablets und HoloLens, um virtuelle Visualisierungen von Spannung und Stromstärke. Ziel war es, das Konzeptverständnis durch das Lernen mit multiplen Repräsentationen bei gleichzeitiger Reduktion lernirrelevanter kognitiver Belastung zu fördern und empirisch zu untersuchen. iVOLTAGE war ein Kooperationsprojekt der Eberhard Karls Universität Tübingen, der Technischen Universität München und der Goethe-Universität Frankfurt.

Entwicklung einer digitalen Lernplattform mit Unterrichtsmaterialien zur E-Lehre
Im Rahmen einer Promotion an der Julius-Maximilians-Universität Würzburg beteiligte sich die AG Didaktik der Physik an der Entwicklung von Lernvideos zu einfachen Stromkreisen sowie deren empirischen Evaluation im Rahmen eines Flipped-Classroom-Ansatzes.