TB2016 – Seite 2

Zur Wirkung von Blades und Non-Blades

Horn, Martin Erik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Während im dreidimensionalen Raum jedes höherdimensionale Objekt als äußeres Produkt mehrerer Vektoren (im Sinne von Blades der Geometrischen Algebra) dargestellt werden kann, ist dies in vierdimensionalen Räumen oder Raumzeiten nicht immer möglich. Wir finden hier auch Objekte (Non-Blades), die nicht elementar von Vektoren aufgespannt werden.
Da unsere Welt als vierdimensionale Raumzeit gedeutet werden kann, ist zu erwarten, dass neben Blades auch Non-Blades bei der mathematischen Beschreibung unserer Welt eine konzeptuell nicht zu vernachlässigende Rolle spielen. Der Übergang von nicht-relativistisch dreidimensionalen zu relativistisch vierdimensionalen Strukturen ist somit auch ein Übergang von Blades zu Non-Blades.
Es zeigt sich, dass die didaktische Gestaltung dieses Übergangs weit über die Frage, was Blades und Non-Blades geometrisch sind, hinausweist und stattdessen die Problematik, wie Blades und Non-Blades als Operatoren auf andere geometrische Objekte wirken, in den Vordergrund rückt.

Referenz:

Horn, Martin Erik (2016). Zur Wirkung von Blades und Non-Blades. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 599). Universität Regensburg

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Inwiefern fördern Rückmeldungen die Kompetenz Experimente zu planen?

Scheuermann, Hilda & Ropohl, Mathias

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Hinsichtlich naturwissenschaftlicher Arbeitsweisen haben Schülerinnen und Schüler insbesondere bei der Anwendung der Variablenkontrollstrategie große Schwierigkeiten. Es wird angenommen, dass formative Diagnose und Bewertung Schülerinnen und Schüler beim Lernen unterstützen können. Als entscheidend gelten dabei Rückmeldungen. Welche Informationen in Rückmeldungen das Lernen der Variablenkontrollstrategie fördern, wurde im Rahmen einer vierstündigen Interventionsstudie in der 8. Klasse im Fach Chemie (N = 180) untersucht. Dazu erhielten drei Interventionsgruppen (n = 60) Rückmeldungen, die unterschiedlich stark elaboriert waren. Die Rückmeldungen bezogen sich auf die Anwendung der Variablenkontrollstrategie in drei aufeinanderfolgenden Experimentplanungen. Erste Ergebnisse deuten an, dass Informationen zum Lernstand und zu Verbesserungsmöglichkeiten in ähnlichem Maße zum Lernerfolg beitragen. Informationen, die sich lediglich auf das Lernziel beziehen, sind wenig lernförderlich. Auf dem Poster werden die Ergebnisse im Detail vorgestellt.

Referenz:

Scheuermann, Hilda & Ropohl, Mathias (2016). Inwiefern fördern Rückmeldungen die Kompetenz Experimente zu planen?. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 554). Universität Regensburg

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Einfluss von 90-minütigen Unterrichtsstunden auf die Qualität von Physikunterricht

Hausen, Christian, Wackermann, Rainer & Krabbe, Heiko

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Im Rahmen der Unterrichts- und Schulentwicklung wird auch eine Verlängerung der Schulstunde auf 90 Minuten diskutiert, die eine Revision der Unterrichtskonzepte mit sich bringen sollte (Langlet, 2010). In Bezug auf die lernprozessorientierte Strukturierung des Unterrichts stellt sich die Frage, ob die Umstellung auf Doppelstunden dazu führt, dass Lernprozesse besser abgeschlossen werden. Für das Fach Physik liegen Befunde vor (Rektor & Wackermann, 2011; Stender et al., 2013; Zander et al., 2013), dass die Verlängerung der Schulstunde nicht automatisch zu vollständigeren Lernprozessen führt. In dieser Studie wird erstmalig der Physikunterricht zweier Lehrkräfte vor und nach der Umstellung von 45 auf 90 minütige Unterrichtsstunden (n=20 Videos) u.a. anhand der Oserschen Basismodelle verglichen. Eine Befragung der Lehrkräfte soll Aufschluss über deren Planungsentscheidungen sowie deren Kenntnisse und Einstellungen zu den Basismodellen geben. Die Wahrnehmung des Unterrichts durch die Schülerinnen und Schüler wird durch einen Kurzfragebogen erhoben. Die Ergebnisse werden berichtet.

Referenz:

Hausen, Christian, Wackermann, Rainer & Krabbe, Heiko (2016). Einfluss von 90-minütigen Unterrichtsstunden auf die Qualität von Physikunterricht
. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 602). Universität Regensburg

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Einfluss der Auswertephase beim Experimentieren im Physikunterricht auf den Fachwissenszuwachs und die experimentelle Kompetenz

Muth, Laura & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Vor- und Nachbereitung von Experimenten haben einen großen Einfluss auf die Qualität des Unterrichts (Tesch & Duit, 2004). Allerdings gibt es bis heute wenige Studien, die sich mit der Struktur dieser Phasen befassen. Eine Studie von Winkelmann (2014) konnte allerdings zeigen, dass Schülerinnen und Schüler bei Durchführung und Auswertung des Experiments dazulernen. An diesem Punkt soll das geplante Forschungsprojekt ansetzten. Es geht der Frage nach, wie die Auswertephase von Experimenten strukturiert sein sollte, um bestmögliche Ergebnisse beim Fachwissenszuwachs zu erzielen. Zur Beantwortung dieser Frage wird zwischen drei Treatments (Variationen der Auswertungsphase) unterschiedlicher Offenheit unterschieden: 1) Auswertung im Plenum, 2) Angeleitete Auswertung und 3) Selbstständige Auswertung. Neben der Unterscheidung der Auswertungsphase soll die Überzeugung der Lehrkräfte miterhoben werden. Motivation hierfür bietet erneut die Studie von Winkelmann (2014), welche zeigt, dass der Einfluss der Merkmale der Lehrperson bedeutsam ist.

Referenz:

Muth, Laura & Erb, Roger (2016). Einfluss der Auswertephase beim Experimentieren im Physikunterricht auf den Fachwissenszuwachs und die experimentelle Kompetenz . In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 557). Universität Regensburg

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Kognitive Aktivierung in standardisierten Unterrichtsminiaturen

Szogs, Michael, Korneck, Friederike, Krüger, Marvin, Oettinghaus, Lars & Kunter, Mareike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Die kognitive Aktivierung wird gemeinhin als ein bedeutendes Merkmal für die Unterrichtsqualität angesehen. (Klieme & Rakoczy 2008) Besonders im naturwissenschaftlichen Unterricht, wie der Physik, gilt sie als zentral für den Lernerfolg der SuS. (Kleickmann 2008)
Im Projekt PhiActio wird die Unterrichtsqualität in standardisierten Unterrichtsminiaturen (12 Minuten, Freihandexperimente aus der Mechanik, halbe Klassengröße) erhoben, welche im Rahmen der Lehrerausbildung an der Universität Frankfurt/M durchgeführt werden. Neben anderen Auswertungsverfahren, wie Schüler- und Peerratings, wird die Unterrichtsqualität durch die Analyse von Unterrichtsvideos erfasst.
Das Poster stellt das für dieses Setting entwickelte, physikspezifische Kodiermanual dar. Das Kodierverfahren basiert auf einem itemgestützten, inferenten Rating der gesamten Unterrichtssequenz durch mehrere Rater. Abschließend sollen die Gütekritierien der Gesamtskala und ihrer Subskalen beleuchtet werden.

Referenz:

Szogs, Michael, Korneck, Friederike, Krüger, Marvin, Oettinghaus, Lars & Kunter, Mareike (2016). Kognitive Aktivierung in standardisierten Unterrichtsminiaturen. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 605). Universität Regensburg

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Inquiry Based Science Learning mit Experimentierkästen Anpassung traditioneller Lernumgebungen an moderne Anforderungen an naturwissenschaftlichen (Sach-) Unterricht

Köster, Hilde, Steger, Jan, Mehrtens, Tobias & Galow, Philipp

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Experimentierboxen sind derzeit häufig noch für einen Unterricht konzipiert, in dem alle SchülerInnen einer Klasse die vorgesehenen Experimente zur gleichen Zeit durchführen sollen. Die i.d.R. in den Experimentierkästen zu findenden Klassen- bzw. Mehrfachsätze an Experimentiermaterialien sollen diesem Zweck gerecht werden. Es erscheint heute allerdings nicht mehr zeitgemäß, dass alle Kinder zur gleichen Zeit dasselbe lernen. Des Weiteren kann der Großteil der in Kästen angebotenen Experimentiergeräte und Lernmaterialien als ‚fachlich didaktisiert’ eingeordnet werden. Da auch heute ein wissenschaftsorientierter Sachunterricht gestaltet werden soll, ist dieser Umstand nicht per se kritikwürdig. Jedoch genügt die Ausrichtung an Wissenschaftlichkeit und Fachlichkeit den modernen Anforderungen an einen naturwissenschaftlichen Sach- und Naturwissenschaftsunterricht nicht mehr.
Der Beitrag stellt die theoretischen Grundlagen sowie Beispiele zur Weiterentwicklung von naturwissenschaftsbezogenen Experimentierkästen im Sinne des Inquiry Based Science Learning-Ansatzes dar.

Referenz:

Köster, Hilde, Steger, Jan, Mehrtens, Tobias & Galow, Philipp (2016). Inquiry Based Science Learning mit Experimentierkästen Anpassung traditioneller Lernumgebungen an moderne Anforderungen an naturwissenschaftlichen (Sach-) Unterricht. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 560). Universität Regensburg

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SciVis – Making Science Visible Improvement of interactive methods to understand natural science and technological improvement

Lindner, Martin & Rudolph, Sandra

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

„SciVis“ ist ein von der EU gefördertes ERASMUS+ Projekt. Als Grundlage dienen die Forderungen aus dem Responsible Research and Innovation Report der EU-Kommission. Die Transparenz der Arbeitsvorgänge von Naturwissenschaftlern/Ingenieuren ist nur zu einem gewissen Grad gegeben und abhängig davon, wie viel die sogenannten „Spezialisten“ preisgeben. Die moderne Gesellschaft fordert aber einen allgemeinen Überblick, um aktiv an Entscheidungsprozessen und Diskussionen teilnehmen zu können. Die Kommunikation auf einer Ebene hat für beide Seiten Vorteile: „Spezialisten“ verlassen ihren Elfenbeinturm und haben die Möglichkeit einen Weitblick zu erhalten, Bürger erlangen ein Gefühl der Emanzipation und Unabhängigkeit. „SciVis“ beinhaltet interaktive Methoden (Interactive Screens, Online-Spiele und -Kurse, Zeitungen, Ausstellungen, ScienceCamps), um der Allgemeinheit Einblicke in wissenschaftliche Vorgänge/Ergebnisse zu gewähren. Das Konsortium besteht aus drei Universitäten, einem Science Center und einem Verlag. Enden wird das Projekt 2016 mit einer internationalen Konferenz in Berlin.

Referenz:

Lindner, Martin & Rudolph, Sandra (2016). SciVis – Making Science Visible Improvement of interactive methods to understand natural science and technological improvement. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 563). Universität Regensburg

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Neue Technologien gegen den Rohstoffmangel – ein Experimentierworkshop

Behle, Julia & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Fossile Rohstoffe stehen auf der Erde nicht unbegrenzt zur Verfügung, weshalb Maßnahmen zur Verwendung von erneuerbaren und sparsamen Energie- und Bauträgern gefordert und auch gefördert werden. Der vierstündige Workshop “Neue Technologien” soll Schülerinnen und Schülern der Mittelstufe experimentell und selbstverantwortlich in die vielfältige Welt der erneuerbaren Energien einführen, indem sie selbst in die Rolle von “Experten in Ausbildung” schlüpfen, um eine Inselnation vor dem Energiekollaps zu retten. Im Fokus stehen dabei Wind-, Wasser- und Solarenergie sowie die Brennstoffzelle und Leichtbau. Entwickelt wurde der Workshoptag im Rahmen des Projektes “MINT – die Stars von Morgen”, einer mehrtägigen MINT-Workshopreihe mit Berufsorientierung für hessische Haupt- und Realschüler. Ziel ist neben dem Wecken von Interesse und der emotionalen Identifizierung mit dem Thema “Energie” auch, den Grundstein für ein physikalisch sinnvolles Energiekonzept zu legen. Der Workshoptag wird auf dem Poster vorgestellt und die geplante Evaluation angedacht.

Referenz:

Behle, Julia & Wilhelm, Thomas (2016). Neue Technologien gegen den Rohstoffmangel – ein Experimentierworkshop. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 566). Universität Regensburg

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Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Vorwissen, Zielorientierung und Praktikumserfolg

Elert, Thomas & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

Schon zu Beginn des universitären Studiums wird von Chemie-Studierenden (meist implizit) verlangt, Theorie und Praxis in Laborpraktika zu verbinden. Diese Verbindung gelingt den Studierenden häufig nicht. Ein defizitäres Vorwissen über die chemischen Inhalte kann dafür ein tragender Faktor sein. Die zeitliche Belastung durch weitere Lehrveranstaltungen und hohe Kursanforderungen jedoch kann verhindern, dass die Lücken im Vorwissen hinreichend aufgearbeitet werden. Ein weiteres Problem von Laborpraktika stellt eine mangelnde Zieltransparenz dar. Ein Modell über die Effektivität von laborpraktischen Tätigkeiten (Abrahams & Millar, 2008) legt nahe, dass dies zu einer geringen Passung zwischen intendierten Lernzielen der Lehrenden und empfundenen Lernzielen der Studierenden führen kann. Ziel dieses Projektes ist es den Zusammenhang zwischen Vorwissen, Zielorientierung und Praktikumserfolg systematisch zu untersuchen. Dazu werden sowohl Lehrende, als auch zwei Praktikumsgruppen mit unterschiedlichem Vorwissen in Hinblick auf Lernziele interviewt und mittels online-Fragebögen befragt.

Referenz:

Elert, Thomas & Walpuski, Maik (2016). Untersuchung des Zusammenhangs zwischen Vorwissen, Zielorientierung und Praktikumserfolg. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 569). Universität Regensburg

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Optimierung eines Laborpraktikums durch kognitive Aktivierung

Platova, Elina & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2015

In den naturwissenschaftlichen Studiengängen nimmt die Laborpraxis einen wesentlichen Teil an. Diese wird an Universitäten jedoch oft bemängelt, da viele Experimente „kochbuchartige“ Anweisungen enthalten. Das Ziel der Studie ist daher die Optimierung eines Anfängerpraktikums in Allgemeiner Chemie, um die Studierenden zu einer Reflexion über die durchzuführenden Experimente anzuregen. Vor diesem Hintergrund werden, basierend auf den Lernzielen des Praktikums, Maßnahmen zur kognitiven Aktivierung implementiert. Es wird angenommen, dass so der Lernerfolg in Bezug auf das Fachwissen, Methodenwissen und Interesse erhöht werden kann. Hierzu wurde eine Interventionsstudie im Kontrollgruppendesign durchgeführt. Der im WS 2012/13 durchgeführten Pilotstudie folgte im WS 2013/14 eine Hauptstudie (N=31). Ein Vergleich der Interventions- und Kontrollgruppe zeigte keine signifikanten Unterschiede bezüglich des Fachwissens und der Lab Skills. Im WS 2014/15 fand eine erneute Datenerhebung statt, um die Fallzahlen zu erhöhen. In dieser Erhebung wurden zusätzliche qualitative Daten erfasst.

Referenz:

Platova, Elina & Walpuski, Maik (2016). Optimierung eines Laborpraktikums durch kognitive Aktivierung. In: C. Maurer (Hrsg.), Authentizität und Lernen – das Fach in der Fachdidaktik. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Berlin 2015. (S. 572). Universität Regensburg

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