TB2015 – Seite 11

Swiss Science Education – Innovative Unterrichtsentwicklung an Schulen

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

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

An deutschen Hochschulen werden in den naturwissenschaftlich-technischen Studiengängen hohe Studienabbruchquoten verzeichnet, denen in Hinblick auf einen drohenden Fachkräftemangel besondere Bedeutung zukommt.
Ziel dieses Teilprojektes ist es, längsschnittlich angelegte, chemiespezifische und fächervergleichende Analysen zu fachspezifischen Studienerfolgsprädiktoren in den MINT-Fächern durchzuführen. Dabei sollen die Wechselbeziehungen zwischen den verschiedenen Fähigkeiten in den grundlegenden Teilfächern der Chemie (allg. Chemie, AC, OC, PC) auf den Wissenszuwachs sowie deren jeweilige prädiktive Kraft für den Studienerfolg von Chemiestudierenden untersucht werden. Ergänzend wird der Einfluss des Vorwissens und des Lernerfolgs in der Allgemeinen Chemie bei Biologiestudierenden analysiert, die Chemie als Nebenfach studieren müssen. In diesen Analysen können alle in der Forschergruppe erhobenen Variablen als Kontrollvariablen berücksichtigt werden zu denen ebenfalls mathematische Fähigkeiten zählen.

Referenz:

Koch, A. F. , Stübi, C., Felchlin, I. & Labudde, P. (2015). Swiss Science Education – Innovative Unterrichtsentwicklung an Schulen. 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. 402-404). Kiel: IPN.

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SWiSE vereint Modellschulen, Hochschulen und Kultusministerien

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

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Während kognitive und metakognitive Strategien als Prädiktor für Studienerfolg hinreichend untersucht sind, nehmen ressourcenbezogene Strategien in diesem Zusammenhang eine zunehmend zentrale Rolle ein. Das Projekt fokussiert daher auf diese Strategien. Es wird untersucht, inwiefern Lernprobleme in der Studieneingangsphase auf Defizite beim Einsatz von ressourcenbezogenen Strategien zurückzufüh-ren sind und inwieweit die Verfügbarkeit und Nutzung dieser Strategien den Zusammenhang zwischen Persönlichkeitseigenschaften und Studienerfolg vermitteln. Hierfür sind drei Studien geplant. Studie eins identifiziert mittels Diskussionsgruppen Lernunterschiede zwischen Schule und Hochschule, die beson-dere Anforderungen an das Ressourcenmanagement stellen, sowie Bewältigungsstrategien, die Studie-rende kennen und nutzen. Die Ergebnisse bilden die Basis für ein Erhebungsinstrument, das in Studie zwei pilotiert wird. Studie drei überprüft Hypothesen zur Bedeutsamkeit, zu Defiziten sowie zur mediie-renden Rolle ressourcenbezogener Strategien im Studium und kontrastiert dabei verschiedene Fächer.

Referenz:

Stübi, C., Labudde, P., Felchlin, I. & Koch, A. F. (2015). SWiSE vereint Modellschulen, Hochschulen und Kultusministerien. 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. 405-407). Kiel: IPN.

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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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Das Wissenschaftsverständnis von Physiklehrkräften und der Zusammenhang mit Unterrichtsmethoden

Schulze Heuling, Lydia, Mikelskis-Seifert, Silke & Nückles, Matthias

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Um an Schulen zeitgemäß Quantenmechanik zu unterrichten, wurden in den 1990er Jahren einige Konzepte vorgestellt und untersucht. Einige Ansätze daraus finden sich nun auch in Schulbüchern. In diesem Zusammenhang wurde auch die Bedeutung des Bohrschen Atommodells für den Unterricht in Frage gestellt. Das führte dazu, dass in vielen Konzepten die Berechnung der Energieniveaus des Wasserstoffatoms durch Näherungen ersetzt wurden, die eher einem moderneren, quantenmechanischen Bild entsprechen. Nur im schulischen Kontext wurde die Diskussion zum Bohrschen Modell geführt. Dessen Einfluss auf die Vorstellungen von Studierenden und mögliche Modellalternativen wurden hingegen in der universitären Ausbildung wenig diskutiert.
In diesem Vortrag soll diese Diskussion erneut aufgegriffen werden und ins Lehramtsstudium verlagert werden, indem die Näherungen der Energieniveaus dreier prominenter Konzepte fachphysikalisch beleuchtet und verglichen werden. Darauf aufbauend wird eine neue Näherung präsentiert, die sowohl anschlussfähig an eine Theorievorlesung als auch an die Unterrichtskonzepte ist.

Referenz:

Schulze Heuling, L., Mikelskis-Seifert, S. & Nückles, M. (2015). Das Wissenschaftsverständnis von Physiklehrkräften und der Zusammenhang mit Unterrichtsmethoden. 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. 331-333). Kiel: IPN.

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Das EU-Projekt SAILS – Strategies for Assessment of Inquiry Learning in Science

Friege, Gunnar & Barth, Maximilian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Im Rahmen des Projekts Technology SUPPORTed Labs (TSL) werden bedarfsgerechte Medien für Experimentalpraktika produziert und evaluiert. Im Zuge dessen wurden neue Interaktive Bildschirmexperimente (IBE) entwickelt, die sich sowohl in ihrer Komplexität, als auch durch neue Elemente wie z.B. die synchrone Veränderung einer Schaltung und des zugehörigen Stromlaufplans von ihren Vorgängern absetzen. Durch die neuen Elemente, die auf Wusch hinzugeschaltet werden können, und die Einbettung direkt in ein interaktives Praktikumsskript, haben sich auch die Anforderungen in Bezug auf begleitende Usability-Studien z. B. per eye-traking verändert. Es werden keine starren Seiten oder Hintergründe mehr untersucht, stattdessen können Lerner durch die Seiten scrollen und die in den Text integrierten IBE und andere interaktive Aufgaben bearbeiten.
Im Vortrag werden sowohl eine eye-tracking Studie zum Nutzungsverhalten als auch eine begleitende qualitative Wirksamkeitsstudie und die Ergebnisse aus diesen Studien vorgestellt.

Referenz:

Friege, G. & Barth, M. (2015). Das EU-Projekt SAILS – Strategies for Assessment of Inquiry Learning in Science. 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. 378-380). Kiel: IPN.

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