TB2015 – Seite 11

Förderung der naturwissenschaftlichen Grundkompetenzen bei SWiSE

Felchlin, Irene, Koch, Alexander F. , Stübi, Claudia & Labudde, Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Der geringe Studienerfolg im Fach Physik und in den Ingenieurwissenschaften ist ein fachspezifisches Problem mit gesellschaftlicher Relevanz. Die hohe Abbruch- (36%) und Wechselquote (26%) in Physik, aber auch der Bedarf an Physikerinnen und Physikern ist hoch. Es zeichnet sich auch ein erheblicher Mangel an Ingenieuren ab, da bundesweit 47% aller Studienanfänger das Ingenieurstudium ohne Abschluss beenden. Ziel des ALSTER-Teilprojektes ist die Vorhersage des Studienerfolgs (definiert als Beendigung des ersten Studiums). Als Prädiktoren für Studienerfolg werden u.a. die Fähigkeit zur mathematischen Modellierung angenommen. Diese wird mit einem Test operationalisiert, der im Inhaltsbereich Mechanik grundlegende Kompetenzen in den Bereichen Mathematik mit physikalischer/ingenieurwissenschaftlicher Bedeutung, physikalische/ingenieurwissenschaftliche Interpretation mathematischer Formulierungen und Mathematik als Technik misst. Davon ausgehend wird der Zusammenhang zwischen der Fähigkeit des fachbezogenen und mathematischen Modellierens und dem Studienerfolg untersucht.

Referenz:

Felchlin, I., Koch, A. F. , Stübi, C. & Labudde, P. (2015). Förderung der naturwissenschaftlichen Grundkompetenzen bei SWiSE. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 408-410). Kiel: IPN.

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Handlungsnahe Kognitionen im Naturwissenschaftsunterricht

Koch, Alexander F. , Felchlin, Irene, Stübi, Claudia & Labudde, Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Multimediales Lernen ist auch in der Lehre der Chemie zunehmend in den Blickpunkt der Forschung gerückt. Dies zeigt sich mit Blick auf die Fülle von Visualisierungen in aktuellen Lehrbüchern chemischer Studiengänge. Im vorliegenden Projekt sollen diese Visualisierungen mittels umfassender Lehrbuchanalysen zunächst quantifiziert und klassifiziert werden.
In einem zweiten Schritt soll darauf basierend ein Test entwickelt werden, der die individuellen Fähigkeiten von Lernenden zum Umgang mit Visualisierungen („visuelles Modellverständnis“) vorhersagt. Anschließend soll überprüft werden, inwiefern dieses visuelle Modellverständnis ein Prädiktor für Studienerfolg sein kann. In Anlehnung an eine erweiterte Version der Cognitive Load Theory (Gerjets & Hesse, 2004) wird dabei angenommen, dass Modellverständnis und Lernerfolg keine unmittelbare Folge der Visualisierungsformen sind (z.B. sind nicht Kugel-Stab-Modelle per se verständlicher als Lewis-Formeln), sondern von individuellen Eigenschaften (z.B. räumliches Vorstellungsvermögen) abhängen, deren Erfassung Bestandteil des Projektes ist.

Referenz:

Koch, A. F. , Felchlin, I., Stübi, C. & Labudde, P. (2015). Handlungsnahe Kognitionen im Naturwissenschaftsunterricht. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 411-413). Kiel: IPN.

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Optimierung naturwissenschaftlicher Experimentalpraktika

Mühlenbruch, Tobias & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Im Universitätsstudium hängen Erfolg und Misserfolg von unterschiedlichen Faktoren ab. So ist die Abiturnote beispielsweise ein guter Prädiktor für den weiteren Bildungserfolg. Für detaillierte Prognosen zum konkreten Studienerfolg in einzelnen Fachdisziplinen müssen aber auch fachspezifische Faktoren in den Blick genommen werden. In dieser Studie soll daher fachspezifisches Vorwissen, das als guter Prädiktor für den disziplinären Lernerfolg gilt, als Prädiktor für den Studien¬erfolg in Biologie und Physik vergleichend untersucht werden. Dazu wird ein Testset entwickelt, mit dem vier Wissenstypen (Faktenwissen, Konzeptwissen, Wissensvernetzung, Wissensanwendung) zu drei Messzeitpunkten erhoben werden: Zu Beginn des ersten, am Ende des ersten und am Ende des zweiten Semesters. Studienerfolg wird in Form von Klausurnoten, Verbleib im Studium und gemessenem Wissenszuwachs operationalisiert. Zusammenhänge zu weiteren Einflussfaktoren (z.B. Interesse) können im Rahmen der DFG-Forschergruppe „Akademisches Lernen und Studienerfolg (ALSTER)“ ebenfalls aufgeklärt werden.

Referenz:

Mühlenbruch, T. & Nordmeier, V. (2015). Optimierung naturwissenschaftlicher Experimentalpraktika. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 414-416). Kiel: IPN.

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Qualitative Bedarfsanalyse im physiologischen Praktikum der Veterinärmedizin

Mühlenbruch, Tobias, Rehfeldt, Daniel & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Eine Befragung der Maschinenbau-Studierenden der RWTH im WS 14/15 bestätigt die rasante Zunahme ihrer medialen Ausstattung: Über 98% der Studierenden besitzen einen Computer oder Laptop, 96% ein Smartphone und 48% einen Tablet-PC. Dies wird zum Anlass genommen, die Versuchsanleitungen für das Physikpraktikum zu digitalisieren und im selben Schritt mit multimedialen Elementen auszustatten. Da durch den Einsatz von IVA der Zusammenhang von Formeln und Versuch deutlicher sowie die Versuchsanordnung besser vorstellbar wird (Fricke, 2011), verspricht dies eine verbesserte Lernwirksamkeit des Praktikums.
Ziel der geplanten Studie ist es, die bisherigen Papierskripte durch web-basierte IVA zu ergänzen, sodass die Inhalte mit beiden Anleitungstypen separat oder gemischt vollständig erarbeitet werden können. Anschließend soll die Akzeptanz unter den Studierenden überprüft und das Nutzungsverhalten analysiert werden. Anhand dessen ist geplant, die IVA noch attraktiver zu gestalten und damit die Lerneffizienz durch individuelles Lernen und den optimierten Einsatz von Medien zu steigern.

Referenz:

Mühlenbruch, T., Rehfeldt, D. & Nordmeier, V. (2015). Qualitative Bedarfsanalyse im physiologischen Praktikum der Veterinärmedizin. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 417-419). Kiel: IPN.

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Fragebogen zu Praktikumskompetenzen (PraKo): Erforschung naturwissenschaftlicher Praktika

Rehfeldt, Daniel, Mühlenbruch, Tobias & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Bei Lernenden wie auch Lehrenden gilt Chemie als schwieriges Unterrichtsfach. Meist fehlt die notwendige Abstraktionsfähigkeit, um Hintergründe und Abläufe der makroskopisch nicht sichtbaren chemischen Prozesse zu verstehen. Diese muss bei den Lernenden erst aufgebaut werden – auch unter Aufbrechung vorhandener, meist unpassender Wissensstrukturen. Die Rolle des Mediums als Vermittler fachwissenschaftlich-chemischer Zusammenhänge für Lernende ist für den Chemieunterricht daher von elementarer Bedeutung. Dies schließt sowohl die personalen Formen, meist geprägt durch den Lehrenden, genauso mit ein, wie die nicht-personalen Formen wie das Experiment, Filme, Zeichnungen, Modelle oder Präparate. Das heute erfolgreichste Medium jedoch ist digital – sei es in Form von PC´s, Tablet´s oder Smartphones. Jeder Lernende ist mit deren Umgang bestens vertraut, sind sie doch ein zentraler Bestandteil des jugendlichen Lebens. Es liegt also nahe, dieses alltägliche Wissen mit in den Chemieunterricht einzubeziehen und so eine neue Form des Lernens zu etablieren: Das mobile Lernen.

Referenz:

Rehfeldt, D., Mühlenbruch, T. & Nordmeier, V. (2015). Fragebogen zu Praktikumskompetenzen (PraKo): Erforschung naturwissenschaftlicher Praktika . In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 420-422). Kiel: IPN.

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Lernvideos im Physikpraktikum für Biologen – Entwicklung und Evaluation

Effertz, Christian, Schwarz, Irina, Lammertz, Ines, Erkelenz, Jan & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Physikunterricht wird von Schülern oft als unbeliebt und etwas eigenes, von der Lebenswelt Losgelöstes angesehen. Bisherige Ansätze wie z.B. „Physik im Kontext“ kontextualisieren den Physikunterricht, verbleiben aber zumeist im Klassenraum. Smartphones bieten erweiterte neue Möglichkeiten, den Alltag/Kontext der Schüler in den Physikunterricht zu integrieren. Hier stellt sich die Frage, ob die Schüler die Verwendung von Smartphones als Messgeräte und die Verknüpfung von innerschulischen mit außerschulischen Lern-Arrangements wollen. Zur Untersuchung dieser Frage wurde aufbauend auf bestehenden Modellen das sechsphasige Unterrichtsmodell FELS (Forschend-entdeckendes Lernen mit dem Smartphone) entwickelt. Bei FELS werden in den Unterricht eingebettete, handlungsorientierte Aufgaben mit Smartphones in Alltagssituationen bearbeitet, was schulische und außerschulische Aktivitäten miteinander verzahnt. Zur Evaluation wird bei den Schülern der flow während der Intervention in jeder Phase von FELS gemessen und in einem Prä-Post-Design eine Akzeptanzbefragung zum Smartphoneeinsatz durchgeführt.

Referenz:

Effertz, C., Schwarz, I., Lammertz, I., Erkelenz, J. & Heinke, H. (2015). Lernvideos im Physikpraktikum für Biologen – Entwicklung und Evaluation. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 423-425). Kiel: IPN.

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Mit Mausklicks zu mehr Motivation und Selbstvertrauen im Praktikum?

Plückers, Katharina & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Im Rahmen des Projekts Technology SUPPORTed Labs (TSL) wurden zur Verbes-serung von Experimentalpraktika unter anderem neue interaktive Bildschirmexperimente (IBE) entwickelt. Grundlage dafür war eine Bedarfsanalyse, die eine mangelhafte Selbstwirksamkeitserwartung (SWE) beim Experimentieren aufzeigte. Diese wurde durch die Teilnehmenden und die Betreuenden der Praktika in einer fehlenden Vorbereitung auf die praktischen Anteile begründet. Um untersuchen zu können, inwieweit sich die SWE durch die Bearbeitung eines IBE ändern, wurde ein Interviewleitfaden sowie ein Kodierleitfaden für eine Qualitative Inhaltsanalyse entwickelt und überprüft. Die Ergebnisse der Untersuchung werden in diesem Beitrag vorgestellt.

Referenz:

Plückers, K. & Heinke, H. (2015). Mit Mausklicks zu mehr Motivation und Selbstvertrauen im Praktikum?. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 426-428). Kiel: IPN.

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Lernerfolge im Physikpraktikum durch Wandlung der Feedbackkultur

Lammertz, Ines & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Swiss Science Education (SWiSE, www.swise.ch) ist ein Schul- und Unterrichtsentwicklungsprojekt in der Deutschschweiz, mit dem Ziel, die Freude von Schülerinnen und Schülern in naturwissenschaftlichen Fächern zu stärken. Bei Lehrpersonen soll das Überdenken des eigenen Unterrichts und die Einbindung von forschend-entdeckendem Lernen in den Unterricht sowie die kollegiale Kooperation gefördert werden. Das Poster stellt Entwicklungsverläufe und Veränderungen u.a. in der Kooperation der Lehrpersonen, Umsetzung konstruktivistischer Ansätze im Unterricht und der Einbindung von forschend-entdeckendem Lernen sowie Metakognition über Unterrichten dar. Befragt wurden 158 Lehrpersonen. Die Ergebnisse zeigen keine signifikanten Veränderungen bei der Kontrollgruppe. SWiSE-Lehrpersonen hingegen verändern sich nach dem ersten Evaluationsjahr positiv in handlungsnahen Variablen (konstruktivistisches Unterrichten, Einbindung forschend-entdeckenden Lernens, Überdenken des Unterrichts) und in der Kokonstruktion von Unterricht mit KollegInnen. Das Niveau können sie im darauffolgenden Schuljahr halten.

Referenz:

Lammertz, I. & Heinke, H. (2015). Lernerfolge im Physikpraktikum durch Wandlung der Feedbackkultur. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 429-431). Kiel: IPN.

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Informationsflüsse – Eine empirische Studie zur Rolle der Eltern und deren Resonanz auf frühe naturwissenschaftliche Bildungsangebote

Pflüger-Schmezer, Brigitte & Welzel-Breuer, Manuela

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Aktuelle Studien, die sich mit der Sprachförderung im Fach und der Wechselwirkung von Sprachvarianten im Unterricht und der kognitiven Entwicklung beschäftigen, weisen nach, dass das Beherrschen der bildungs- und fachbezogenen Sprache für das Lernen entscheidend ist. Die Verzahnung im Erwerb von Sprache und Fachwissen wird insbesondere in der Entwicklung von Textkompetenz deutlich, welche die Fähigkeit darstellt, schriftsprachlich gefasste Informationen produktiv und rezeptiv aufzunehmen, zu verarbeiten und sie für das eigene Weiterlernen zu nutzen. Für eine erfolgreiche Förderung von Schülerinnen und Schülern im Erwerb von Textkompetenz im Chemieunterricht ist eine entsprechende Qualifizierung von Chemielehrkräften grundlegend, die sich dezidiert auf die spezifischen Lernsituationen des Faches bezieht. Im Vortrag werden zentrale Aspekte zur Förderung der Textkompetenz von Lehramtsstudierenden und deren Evaluation diskutiert und an Umsetzungsbeispielen veranschaulicht, die im Rahmen des Projekts Fach-ProSa (Fachspezifische Professionalisierung zu Sprachförderung) entwickelt werden.

Referenz:

Pflüger-Schmezer, B. & Welzel-Breuer, M. (2015). Informationsflüsse – Eine empirische Studie zur Rolle der Eltern und deren Resonanz auf frühe naturwissenschaftliche Bildungsangebote. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 337-339). Kiel: IPN.

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Chain Reaction – a sustainable approach to Inquiry Based Science Education

Marmé, Nicole, Glaser, Jonathan, Graf, Sönke & Welzel-Breuer, Manuela

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

„Welche Stoffe sind magnetisch und welche nicht?“ Diese Frage dient häufig im Primarbereich zur Einführung in den Magnetismus. Bis vor wenigen Jahren führten die experimentellen Möglichkeiten der Schule zu einer scheinbar eindeutigen Unterscheidung. Seitdem preiswerte Supermagnete zugänglich sind, können einfache Experimente zeigen, dass jeder Stoff in unterschiedlicher Ausprägung magnetisch ist. Die Erklärung dieses Phänomens erfordert die Entwicklung eines konsistenten Modells für den Primar-, Sekundar- und Hochschulbereich, das ohne konzeptionelle Brüche über die Jahre erweitert werden kann und neben Ferro- auch den experimentell erfahrbaren Dia- und Paramagnetismus berücksichtigt. Gängige Modelle, wie das Modell der Elementarmagnete, beschränken sich auf Ferromagnetismus und erweisen sich als nicht anschlussfähig für fachliche Vertiefungen. Im Vortrag wird ein innerhalb eines Design-Based-Research-Ansatzes entwickeltes Modell vorgestellt, das zur Beschreibung der zentralen Ausprägungsformen von Magnetismus mathematisch fundierte Visualisierungen verwendet.

Referenz:

Marmé, N., Glaser, J., Graf, S. & Welzel-Breuer, M. (2015). Chain Reaction – a sustainable approach to Inquiry Based Science Education. In: S. Bernholt (Hrsg.), Heterogenität und Diversität – Vielfalt der Voraussetzungen im naturwissenschaftlichen Unterricht. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Bremen 2014 (S. 384-386). Kiel: IPN.

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