TB2015 – Seite 14

Naturwissenschaften im Wandel der Zeit – Konzepte der Wissenschaftsforschung

Höttecke, Dietmar, Henke, Andreas & Krüger, Janne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Schülerlabore bieten attraktive Möglichkeiten und Ressourcen, um Schüler/innen eine experimentelle Auseinandersetzung mit aktuellen naturwissenschaftlichen Themen an einem authentischen Lernort zu ermöglichen. Aufgrund begrenzter Kapazitäten kann eine wiederholte und strukturierte Anschlussförderung nicht allen Schüler/inne/n zuteilwerden. Im Rahmen einer multi-methodal angelegten explorativen Studie „Talente erkennen, Talente fördern in Schülerlaboren“ sollen Möglichkeiten erkundet werden, interessierte und begabte Teilnehmer/innen zu identifizieren, um sie dann für eine weitergehende Förderung zu empfehlen. Aus den erhobenen qualitativen und quantitativen Daten können mögliche Zugänge für eine zuverlässige Identifizierung naturwissenschaftlich interessierter Schüler/innen im Schülerlabor und deren nachhaltige Förderung abgeleitet werden. Die zentralen Ergebnisse aus der Datenanalyse, welche zusammen mit dem Studiendesign im Vortrag präsentiert werden, sollen abschließend zu Anhaltspunkten für eine Weiterentwicklung von Lernumgebungen in Schülerlaboren führen.

Referenz:

Höttecke, D., Henke, A. & Krüger, J. (2015). Naturwissenschaften im Wandel der Zeit – Konzepte der Wissenschaftsforschung. 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. 310-312). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Schülervorstellungen zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften – Schüler/-innen zeichnen den „Weg der Wissenschaft“

Henke, Andreas, Höttecke, Dietmar & Krüger, Janne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Ein zentrales bildungspolitisches Ziel ist es, Lernende frühzeitig für naturwissenschaftliche Fragestellungen zu interessieren, und nach individuell vorhandenen Begabungen bestmöglich zu fördern. Aufgrund dessen wird in Baden-Württemberg seit 2010 ein außerschulisches Programm im MINT-Bereich (Hector-Kinderakademien) zur intensiven Förderung besonders interessierter und begabter Grundschulkinder implementiert.
Die in diesem Beitrag vorgestellte Intervention zur Förderung der Experimentierkompetenz und des Interesses an Naturwissenschaften wurde über einen Zeitraum von zwölf Wochen an fünf Hector-Kinderakademien durchgeführt. Forschungsfragen wurden im Rahmen einer quantitativen Interventionsstudie mit 70 Dritt- und Viertklässlern in einem randomisierten Prä-Posttest-Design mit einer Wartekontrollgruppe untersucht. Wir gehen davon aus, dass die typischen Fähigkeiten und Interessen der für das Förderprogramm nominierten Kinder mit dem extracurricularen Angebot positiv beeinflusst werden können. Die Autorin stellt in diesem Beitrag ausgewählte Ergebnisse der Begleitforschung dieses Förderprojekts dar.

Referenz:

Henke, A., Höttecke, D. & Krüger, J. (2015). Schülervorstellungen zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften – Schüler/-innen zeichnen den „Weg der Wissenschaft“. 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. 313-315). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Optimierung und Evaluation eines Laborpraktikums

Platova, Elina & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Auf die Ausschreibung des Fortbildungsprojekts MINTeinander meldeten sich 225 Kooperationsverbünde, von denen 24 aus 14 Bundesländern ausgewählt wurden. Jeder Verbund umschließt mindestens je einen Kindergarten, eine Grundschule und eine Schule der Sekundarstufe I. Auf einer zentralen dreitägigen Fortbildungsveranstaltung wurden Ende 2013 aus jedem Verbund drei bis vier Mentoren/innen mit dem Spiralcurriculum vertraut gemacht: Ziele und Inhalte, didaktische Konzepte, inhalts- und prozessbezogene Kompetenzen. Anfang 2014 führten in einer zweiten, ebenfalls dreitägigen Veranstaltung das Forschungsteam und die Mentoren/innen ihre Kollegen/innen aus den jeweiligen Verbünden in das Curriculum ein. Kurzreferate, fachdidaktische Diskussionen, eigenes Experimentieren und Ideenaustausch für die Implementation prägten die beiden Veranstaltungen mit 90 bzw. 160 Teilnehmenden. MINTeinander soll Entwicklungen auf Unterrichts- und institutioneller Ebene initiieren. Im Vortrag werden das Fortbildungskonzept, die Implementation und erste Evaluationsergebnisse vorgestellt und diskutiert

Referenz:

Platova, E. & Walpuski, M. (2015). Optimierung und Evaluation eines Laborpraktikums. 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. 268-270). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Orientierungen von Schülern zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften

Krüger, Janne, Höttecke, Dietmar & Henke, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

SchülerInnen werden im naturwissenschaftlichen Unterricht mit einer Vielzahl von Abbildungen konfrontiert. Die im Bild kodierten Informationen müssen adäquat entschlüsselt und verarbeitet werden. Verschiedene Studien zeigen die Komplexität dieser Aufgabe (siehe u. a. Friel, Curcio & Bright, 2001).
Daher bedarf es einer systematischen Unterstützung beim Erlernen der im Umgang mit Abbildungen notwendigen Kompetenzen. Zu diesem Zweck wurde ein Training zur Förderung der piktorialen Literalität entwickelt. Neben der Förderung der piktoralen Literalität werden auch Transfereffekte auf die naturwissenschaftliche Problemlösefähigkeit untersucht. Es handelt sich um eine Interventionsstudie im Prä-Post-Design in der Jahrgangsstufe 9, mit zwei Interventionsgruppen und einer Kontrollgruppe. Beide Interventionsgruppen durchlaufen ein Methodentraining, das sich in Bezug auf den Kontext der Abbildungen (naturwissenschaftlich bzw. alltagsnah) unterscheidet. Die Kontrollgruppe absolviert ein zeitäquivalentes Schülerlabor. Die Ergebnisse der Studie werden im Rahmen des Vortrages vorgestellt.

Referenz:

Krüger, J., Höttecke, D. & Henke, A. (2015). Orientierungen von Schülern zur zeitlichen Entwicklung der Naturwissenschaften. 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. 316-318). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Learn to write und Peer-Feedback im Physikpraktikum

Lammertz, Ines & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

In einem Forschungsprojekt untersuchen wir, mit welchen Argumentationen Schülerinnen und Schüler eine zuvor aufgestellte Hypothese verwerfen bzw. stützen, wenn experimentelle Daten mit unterschiedlicher Genauigkeit vorliegen. Genauigkeit wird durch die Anzahl an (Nachkomma-)stellen operationalisiert. Dazu wird zusätzlich zu einer Erfassung von bestimmten Argumentationen mit einem geschlossenen Fragebogen (Ludwig & Priemer, 2012, 2013, 2014) ein Begleitinstrument entwickelt, das den Prozess der Be- bzw. Verarbeitung von experimentellen Rohdaten zur Beurteilung der Richtigkeit einer Hypothese erfasst.
Es wurden 60 Schülerinnen und Schüler der 8. Klasse gebeten, in einem strukturierten offenen Antwortformat ihren Datenauswertungsprozess anhand von Messdaten zum Vergleich der Fallzeit beim freien Fall und waagerechtem Wurf schriftlich zu dokumentieren. Zusätzlich wurden Teilgruppen direkt nach der schriftlichen Bearbeitung des Testinstruments interviewt. Der Beitrag stellt das Instrument sowie die Ergebnisse der Entwicklungs- und Validierungsstudie vor.

Referenz:

Lammertz, I. & Heinke, H. (2015). Learn to write und Peer-Feedback im Physikpraktikum. 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. 271-273). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Liebigs Elementaranalyse im Kontext des Erwerbs von Wissen über NoS

Kraft, Florian & Gröger, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Das Lösen von Aufgaben im Physikunterricht erfordert oftmals eher mathematische als physikalische Kompetenzen. Der mathematische Kalkül verdrängt häufig das Anwenden physikalischer Prinzipien (Krause, 2013). Interessanterweise finden anderseits (quasi-) naturwissenschaftliche Methoden in Mathematikbüchern zunehmend Anwendung. In der Mathematikdidaktik ist dazu die Hypothese entstanden, dass Schülerinnen und Schüler im anschauungsgebundenen Unterricht eine empirische (quasi-naturwissenschaftliche) Auffassung von Mathematik entwickeln. Diese unterscheidet sich fundamental von der modernen abstrakten Hochschulmathematik (Burscheid & Struve 2009; Witzke 2009).
Im Vortrag sollen Zusammenhänge von Mathematik- und Physikanforderungen in Schulaufgaben mit Hilfe von Schulbuchbeispielen diskutiert werden und daraus Forschungsfragen für die jeweiligen Fachdidaktiken formuliert werden.

Referenz:

Kraft, F. & Gröger, M. (2015). Liebigs Elementaranalyse im Kontext des Erwerbs von Wissen über NoS. 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. 319-321). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Physikstudierende individuell fördern – Evaluation eines Lernzentrums

Haak, Inka & Reinhold, Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Studien aus der Physik- und Mathematikdidaktik haben gezeigt, dass sowohl Schüler, wie auch Erwachsene große Defizite beim Abschätzen von physikalischen Größen haben (Crawford, 1952; Corle, 1960, 63; Reys et al., 1982; Hildreth, 1983; Crites, 1992; Joram, 2005). Diese Ergebnisse konnten im Rahmen einer eigens durchgeführten Fragebogenerhebung bestätigt werden. Um ein besseres Verständnis für diese Ergebnisse zu gewinnen wurden Schülerinnen und Schüler in einer ergänzenden Interviewstudie Schätzaufgaben hinsichtlich verschiedener in der Sekundarstufe I relevanten physikalischen Größen (Masse, Länge, Temperatur, Zeit, Fläche, Volumen, Beschleunigung, Geschwindigkeit und Dichte) gestellt. Durch die qualitative Analyse der Interviews können die kognitiven Prozesse der Lernenden beim Schätzen und die von ihnen verwendeten Strategien identifiziert und nachvollzogen werden. Ebenfalls wurde das Vertrauen der Befragten in ihre eigenen Schätzungen untersucht und die Lernenden verschiedenen Typen von Schätzern zugeordnet.

Referenz:

Haak, I. & Reinhold, P. (2015). Physikstudierende individuell fördern – Evaluation eines Lernzentrums. 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. 274-276). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

“Mit Experimenten kann man Theorien beweisen” – NOS-Beliefs Studierender

Lembens, Anja & Weberndorfer, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Ein flexibler Umgang mit Mathematik in Physik wird als wesentlich für das Lernen und Verstehen der Wissenschaft Physik angesehen. Die mathematische Modellierung physikalischer Probleme stellt dabei eine zentrale Kompetenz dar, die seitens der Universitäten implizit vorausgesetzt, in der Schule jedoch nur im Mathematikunterricht gefordert wird. Eine Verankerung und spezifische Ausformulierung mathematischer Modellierungskompetenz im Rahmenlehrplan Physik (speziell der Sek. II) findet sich nicht wieder, obwohl die Mathematik und speziell die Mathematisierung als wesentliches Merkmal der Fachwissenschaft sowie des Unterrichtsfachs Physik bezeichnet werden. Der Vortrag stellt ein evaluiertes Modell vor, dass die mathematische Modellierung physikalischer Problemstellungen widerspiegelt. Auf Basis der qualitativen Inhaltsanalyse wurden mit der Think-aloud Methode erhobene Expertenlösungen zu unter-schiedlichen Problemstellungen systematisch ausgewertet. Neben Erkenntnissen zur mathematischen Modellierung werden erste Modellierungskompetenzen für den Physikunterricht der Sek. II vorgestellt.

Referenz:

Lembens, A. & Weberndorfer, C. (2015). “Mit Experimenten kann man Theorien beweisen” – NOS-Beliefs Studierender. 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. 322-324). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Selbstreguliertes Lernen zu Beginn des Chemiestudiums

Brebeck, Ingo & Sumfleth, Elke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Im Fokus des Projekts steht der Kompetenzbereich “Ordnen, Strukturieren, Modellieren” (OSM), welcher für die Naturwissenschaften von grosser Bedeutung ist. Unter Ordnen, Strukturieren, Modellieren wird dabei die Kompetenz verstanden “wahrgenommene Erscheinungen und Situationen mit schon bekannten Vorstellungen und Konzepten in Verbindung zu bringen sowie diese durch individuelle (Re-)Konstruktion weiterzuentwickeln (Konsortium, 2008). Zu diesem Bereich und für das Themengebiet “Stoffe und Stoffveränderungen” werden in einer empirischen Studie zwei verschiedene Tests, bestehend aus klassischen Multiple Choice Aufgaben bzw. Concept Map Aufgaben, eingesetzt und überprüft inwieweit diese den Kompetenzbereich OSM reliabel und valide erfassen können.
Im Vortrag werden die Auswertungsstrategie und die Ergebnisse der Pilotierung vorgestellt. Dabei stützen wir uns in der Auswertung auf die bereits bekannten Analyseverfahren von Stracke (2004) und erweitern diese. Zur inhaltlichen Validierung stützen wir uns auf das Modell hierarchischer Komplexität für den Inhaltsbereich Chemie (Bernholt, 2010).

Referenz:

Brebeck, I. & Sumfleth, E. (2015). Selbstreguliertes Lernen zu Beginn des Chemiestudiums. 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. 277-279). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.

Heterogenität als “Kerngeschäft”: Neue Herausforderungen an das Professionswissen durch Seminarfächer

Weirauch, Katja & Geidel, Ekkehard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2014

Für die mathematische Modellierung physikalischer Phänomene spielen funktionale Zusammenhänge eine bedeutende Rolle. Diese können mit Hilfe verschiedener mathematischer Darstellungen repräsentiert werden. Die Kompetenz, Darstellungswechsel auszuführen, steht mit dem Verständnis des entsprechenden Zusammenhangs in Verbindung (Leuders & Prediger 2005) und sollte daher im Physikunterricht entwickelt werden. Dazu ist es notwendig, die entsprechenden Ausgangsvoraussetzungen und Denkprozesse der Schüler zu kennen.
Ausgehend von physik- und mathematikdidaktischen Forschungsergebnissen wurde ein Modell entwickelt, das Darstellungswechsel funktionaler Zusammenhänge im Physikunterricht differenziert betrachtet. Mit dessen Hilfe wird das Vorgehen von Schülern der Sekundarstufe 1 bei der Bearbeitung von physikalisch-mathematischen Problemaufgaben beschrieben, die verschiedene Darstellungswechsel funktionaler Zusammenhänge erfordern. Außerdem soll eine Kategorisierung ihrer Schwierigkeiten bei der Aufgabenbearbeitung stattfinden.

Referenz:

Weirauch, K. & Geidel, E. (2015). Heterogenität als “Kerngeschäft”: Neue Herausforderungen an das Professionswissen durch Seminarfächer. 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. 325-327). Kiel: IPN.

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls online verfügbar.