TB2015 – Seite 13

Fachspezifische Lehrerkompetenzen (FALKO) – Teilprojekt Physik

Göhring, Anja & Schödl, Anja

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Kompetenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung sind ein Kernelement naturwissenschaftlicher Grundbildung. Die Bildungsstandards definieren im Fach Chemie für den mittleren Schulabschluss im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung acht Standards. Für diesen wurde im Projekt ESNaS (Evaluation der Standards in den Naturwissenschaften der Sekundarstufe 1) eine Unterteilung in die Teilbereiche, naturwissenschaftliche Untersuchungen, naturwissenschaftliche Modellbildung und wissenschaftstheoretische Reflexion, sowie eine weitere Untergliederung in Aspekte, vorgenommen.
Studienziel ist, eine empirische Detailanalyse der Lernerkompetenzen für das Fach Chemie im Hinblick auf den Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung durchzuführen. Dazu werden, in Ergänzung zu ESNaS, die Schülerkompetenzen in allen Kompetenzteilbereichen und Aspekten erhoben und untersucht. Erste Ergebnisse bestätigen die empirische Trennbarkeit der Teilbereiche (NSuS=1043, NItems=160). Die Durchführung der Analysen zur Prüfung der Dimensionalität sowie ausführliche Ergebnisse werden auf der Tagung vorgestellt.

Referenz:

Göhring, A. & Schödl, A. (2015). Fachspezifische Lehrerkompetenzen (FALKO) – Teilprojekt Physik. 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. 364-366). Kiel: IPN.

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Leistungsentwicklung im Physikunterricht der gymnasialen Unterstufe

Krabbe, Heiko & Fischer, Hans E.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

In den letzten Jahren hat sich die Auffassung durchgesetzt, dass das menschliche Gehirn nicht ein reiner Informationsprozessor darstellt, sondern, dass selbst abstrakte mentale Vorgänge durch sensomotorische Prozesse beeinflusst werden (Beilock & Hohmann, 2010). In diesem Sinne beschreibt die “Embodied Cognition” eine Theorie der mentalen Repräsentation, die davon ausgeht, dass eine Wechselwirkung zwischen Kognition, Sensorik und Motorik besteht und sich dies in der Repräsentation von Denkprozessen widerspiegelt. Unter anderem Smartphone-Experimente sind in der Lage, die Vorteile des Situierten Lernens (SW “Authentizität”) mit der “Embodied Cognition” zu verbinden: Lernende können so z. B. Beschleunigungsverläufe mit einem Alltagsgerät quantitativ untersuchen und gleichzeitig das physikalische Phänomen mit dem eigenen Körper wahrnehmen. Physikalische Theorien und Erkenntnisse werden dadurch nicht ausschließlich aus Messungen gefolgert, sondern gleichzeitig mit dem eigenen Körper “erlebt”. Ergebnisse einer Pilotstudie zu diesem Aspekt werden im Vortrag vorgestellt und diskutiert.

Referenz:

Krabbe, H. & Fischer, H. E. (2015). Leistungsentwicklung im Physikunterricht der gymnasialen Unterstufe. 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. 367-369). Kiel: IPN.

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Mathematik in der Physik der Sekundarstufe II – Wie und Welche?

Trump, Stephanie & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Schülerwettbewerbe wie die ScienceOlympiaden dienen der Identifikation und Förderung hochleistender Jugendlicher im Bereich MINT. Dies gelingt nicht für alle Jugendlichen gleich gut. So sind z.B. Mädchen in der Physikolympiade trotz ähnlicher Leistungen in den einschlägigen Schulleistungsstudien unterrepräsentiert. Zudem sinkt der Anteil über die Auswahlrunden überproportional. Um eine gründlichere Ausschöpfung des naturwissenschaftlichen Potenzials zu erreichen, gilt es zu verstehen, welche Mechanismen dieses Ungleichgewicht begünstigen. Mit diesem Ziel wurden im Rahmen eines Mixed-Method-Ansatzes die Teilnehmerinnen und Teilnehmer der vorletzten Auswahlrunde zur Physikolympiade mit Hilfe von Fragebögen und Interviews befragt. In der Analyse wurden sowohl strukturelle Faktoren als auch individuelle Dispositionen identifiziert, die für das Weiterkommen entscheidend sind. Der Vortrag stellt die Ergebnisse vor und leitet Implikationen für eine Optimierung des Auswahlprozesses für die Physikolympiade mit Blick auf eine bessere Ausschöpfung des naturwissenschaftlichen Potentials ab.

Referenz:

Trump, S. & Borowski, A. (2015). Mathematik in der Physik der Sekundarstufe II – Wie und Welche?. 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. 370-372). Kiel: IPN.

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Formative Beurteilung beim forschend-entdeckenden Lernen

Labudde, Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

In zahlreichen Studien wird zwar ein Unterschied in der Höhe physikbezogener Interessen von Mädchen und Jungen festgestellt, wie sich dieser Unterschied auf Lernaktivitäten auswirkt, ist bisher jedoch kaum untersucht. Es wurde deshalb mithilfe von Fragebogen- und Videoaufzeichnungen untersucht, wie vorliegende individuelle Interessen mit den Aktivitäten von Mädchen und Jungen wechselwirken. Im Vortrag werden zentrale Ergebnisse zu den Interessen und der Selbstwirksamkeitserwartung von Schüler/innen der Jahrgangsstufen 5-11 (N=1430), die das Schülerlabor PiA der JLU Gießen besucht haben, präsentiert. Vorgestellt werden zudem die Ergebnisse einer kategoriengestützten Videoauswertung von 48 Schüler/innen der Klassen 6 und 8. Der Schwerpunkt wird auf Gemeinsamkeiten und Unterschieden von Mädchen und Jungen in Hinblick auf ihre Persistenz, ihre sozialen und kognitiven Dynamiken sowie ihre motivational-emotionalen Erfahrungen während der Bearbeitung physikbezogener Aufgaben liegen. Es werden ferner Zusammenhänge zwischen diesen Dynamiken und den Dispositionen diskutiert.

Referenz:

Labudde, P. (2015). Formative Beurteilung beim forschend-entdeckenden Lernen. 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. 373-374). Kiel: IPN.

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Entwicklung, Pilotierung und Evaluation eines Instruments zur Erhebung des Wissenschaftsverständnisses in Physik

Schüssele, Bernd, Mikelskis-Seifert, Silke & Stahl, Elmar

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Durch die wachsende Forderung nach Qualitätsverbesserung der Lehre im Hochschulbereich, rückt auch die Frage nach den Einflussfaktoren für erfolgreiches Lernen im Fach Chemie in den Vordergrund. Bisherige Studien zeigen, dass die Ursache von Lernschwierigkeiten in der Organischen Chemie häufig in der fehlenden Verknüpfung zwischen den visuellen Strukturdarstellungen und den zugrundeliegenden chemischen Konzepten liegt. Bisher ist nicht bekannt welche mentalen Repräsentationen Studierende bei der Betrachtung von organisch-chemischen Reaktionen aktivieren. Daher wurde in einer qualitativen Interviewstudie das Kategorisierungsverhalten von Studierenden anhand von typischen Additionsreaktionen untersucht und die geäußerten Ähnlichkeitsbeziehungen zwischen Reaktionen anhand der Structure mapping theory (Gentner, Markman, 1997) untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass sich das Kategorisierungsverhalten der Studierenden sehr viel stärker als bisher angenommen auf minimale Oberflächenmerkmale stützt und chemische Konzepte oder mechanistisches Denken keine Ordnungsfunktion besitzen.

Referenz:

Schüssele, B., Mikelskis-Seifert, S. & Stahl, E. (2015). Entwicklung, Pilotierung und Evaluation eines Instruments zur Erhebung des Wissenschaftsverständnisses in Physik. 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. 328-330). Kiel: IPN.

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Ergebnisse eines Literatur-Reviews zur formativen Beurteilung

Ropohl, Mathias, Rönnebeck, Silke & Bernholt, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Schülerlabore, Science Centres u. a. stellen eine fachdidaktisch relevante und lernpsychologisch gut begründete Entwicklung (Stichwort: Kontextorientierung, Situiertes Lernen) mit großem „Boom“ in den letzten 10 Jahren gerade im deutschsprachigen Raum dar. Was ihre Wirksamkeit betrifft, so wurden in den vergangenen Jahren mehrheitlich kurzzeitige Effekte auf die Motivation der Lernenden diagnostiziert. Um nachhaltige Hold-Effekte auf Interesse und Motivation, aber auch Lernleistung zu erzielen, fokussiert sich die Forschung des Physikschülerlabors iPhysicsLab der TU Kaiserslautern auf die Einbindung der einzelnen Themenmodule in den schulischen Physikunterricht im Sinne einer wirksamen Vor- und Nachbereitung. Der Vortrag zeigt anhand der Themenmodule „Druck“ und „Radioaktivität“, welche Formen der Einbindung im theoretischen Rahmenkonstrukt der Novelty Theory möglich sind. Das Design und erste Forschungsergebnisse zweier quasiexperimenteller Interventionsstudien im Versuchs- und Kontrollgruppen-Design zu möglichen Effekten auf Motivation und Lernwirkung werden diskutiert.

Referenz:

Ropohl, M., Rönnebeck, S. & Bernholt, S. (2015). Ergebnisse eines Literatur-Reviews zur formativen Beurteilung. 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. 375-377). 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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Einfluss von Praxisphasen auf die Unterrichtsplanung und -reflexion von Physik-Lehramtsstudierenden

Ruberg, Tanja & Komorek, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Forschungsergebnisse zeigen, dass schon Grundschulkinder systematische Strategien des Experimentierens (Variablenkontrollstrategie, Unterscheidung zwischen konklusiven und inkonklusiven Tests) erlernen können (Sodian, Thoermer & Koerber, 2008) und dass gezielte Fördermaßnahmen positive Effekte darauf haben (Grygier, 2008). Als mögliche Fördermaßnahmen werden ein Lernen durch Unterstützung (scaffolding) und ein Lernen durch Tun (open inquiry-Ansatz) diskutiert.
In der vorliegenden Untersuchung wird in einem Prä-Post-Follow-up-Design mit Baseline geprüft, wie sich Scaffoldingmaßnahmen mit implizitem und explizitem modeling im Vergleich zu einem open inquiry-Ansatz auf die Förderung experimenteller Kompetenzen der Kinder auswirken. Dabei kommt ein in Kooperation mit der Arbeitsgruppe um Elsbeth Stern entwickelter Test zum Einsatz, der eine differenzierte Erfassung der Effekte der Intervention auf die Bereiche der Variablenkontrollstrategie und der Unterscheidung zwischen konklusiven und inkonklusiven Tests ermöglicht. Im Vortrag werden der Test präsentiert und erste Ergebnisse berichtet.

Referenz:

Ruberg, T. & Komorek, M. (2015). Einfluss von Praxisphasen auf die Unterrichtsplanung und -reflexion von Physik-Lehramtsstudierenden. 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. 286-288). Kiel: IPN.

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Adaptive Planungs- und Diagnoseprozesse im Lehr-Lern-Labor

Mansholt, Marko & Komorek, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Das seit dem Jahr 2011 an der Freien Universität existierende Studienfach ‚Integrierte Naturwissenschaften’ verbindet Fachdidaktik und Fachwissenschaft der Fächer Physik, Biologie und Chemie und wurde für Grundschullehramtsstudierende konzipiert. Bezüglich der universitär vermittelten Kompetenzen lassen sich Unterschiede zwischen den Studierenden des Nebenfachs Integrierte Naturwissenschaften und den Studierenden der Grundschulpädagogik mit anderen Nebenfächern feststellen. Unterschiedliche Studien weisen daraufhin, dass erhöhtes Fachwissen und Familiarität mit einem Kontext die Argumentationsstruktur verändern und die Argumentationsqualität erhöhen. Ziel der vorgestellten Studie ist, zu erforschen, ob und inwiefern sich die Argumentationsqualität und das experimentelle Vorgehen der Studierenden des Studienfachs Integrierte Naturwissenschaften bei der Begegnung mit und der Erschließung von naturwissenschaftlichen Phänomenen von anderen Studierenden im Studiengang Grundschulpädagogik unterscheiden. Im Rahmen des Beitrags werden erste Ergebnisse präsentiert.

Referenz:

Mansholt, M. & Komorek, M. (2015). Adaptive Planungs- und Diagnoseprozesse im Lehr-Lern-Labor. 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. 289-291). Kiel: IPN.

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