Kategorie: TB2018

Die Anwendung von physikdidaktischem Wissen im Lehr-Lern-Labor

geb. Fried, Susan Schäfer & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Den Lehr-Lern-Labore kommt in der Lehrerausbildung in Deutschland eine immer größere Bedeutung zu. Betrachtet man dabei die Bedeutung der Lehr-Lern-Labore als zusätzliche Praxisphase im geschützten Umfeld der Universität, ist dieser Umstand auch nicht verwunderlich. Allerdings ist es noch nicht geklärt, wie intensiv die Studierenden diese neue Art der Praxisphase nutzen. In der Universität Würzburg ist das Lehr-Lern-Labor im 6 Semester nach den wichtigsten Physikdidaktik Kursen angesiedelt, somit haben die Studierenden einen guten Fundus an physikdidaktischem Wissen welches sie im Lehr-Lern-Labor zur Planung der Experimentierstationen und Durchführung des Lehr-Lern-Labors nutzen können. Dieser Frage geht der Vortrag nach: Welches physikdidaktische Wissen nutzen Studierenden im Lehr-Lern-Labor und wie entwickelt sich dieses Wissen. Im Vortrag werden die anschließende Ergebnisse des Projektes vorgestellt.

Referenz:

geb. Fried, Susan Schäfer & Trefzger, Thomas (2018). Die Anwendung von physikdidaktischem Wissen im Lehr-Lern-Labor. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 416). Universität Regensburg

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Zur Generalisierbarkeit bei Experimentiertests

Hild, Pitt, Gut, Christoph, Metzger, Susanne & Tardent, Josiane

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In diesem Beitrag wird die Generalisierbarkeit eines Instruments zur Messung experimenteller Kompetenzen von Schülerinnen (49%) und Schülern der 7. und 9. Jahrgangsstufe aus nicht-gymnasialen Anforderungsniveaus diskutiert (Gut, Hild, Tardent & Metzger, 2017). Das Instrument bestand aus 12 Aufgaben zu den 4 Problemtypen skalenbasiertes Messen, kategoriengeleitetes Beobachten, effektbasiertes Vergleichen und fragengeleitetes Untersuchen. 418 Probanden lösten an 2 Testtagen insgesamt 8 Aufgaben und protokollierten die Ergebnisse. Jede Aufgabe wurde von mindestens 2 Personen geratet und hohe Interrater-Reliabilitäten (.56 ≤ κ ≤ .97; .79 ≤ p0 ≤ .98) sichergestellt. Die unterschiedlichen G-Studien zeigen, dass die Aufgaben selbst über 70% der gesamten Fehlervarianz aufklären. Werden die Aufgaben den Problemtypen zugeordnet, steigt der G-Koeffizient auf 0.9. Wie beim CAP (Gao, Shavelson & Baxter, 1994) oder auch beim Experimentiertest von Webb, Schlackmann & Sugrue (2000) sind alle weiteren Facetten (Schule, Klasse, Lehrer, Jahrgang, Niveau, Reihenfolge) wenig bedeutsam.

Referenz:

Hild, Pitt, Gut, Christoph, Metzger, Susanne & Tardent, Josiane (2018). Zur Generalisierbarkeit bei Experimentiertests. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 356). Universität Regensburg

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Ergebnisse einer Vergleichsstudie zur Nachbereitung von Experimenten

Muth, Laura & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Phasen der Vor- und Nachbereitung von Experimenten haben einen großen Einfluss auf die Qualität des naturwissenschaftlichen Unterrichts (Tesch und Duit, 2004). Dennoch gibt es bis heute nur wenige Studien, die sich mit der Struktur dieser beiden Phasen befassen. Allerdings konnte Winkelmann (2015) bestätigen, dass Lernende durch die Nachbereitungsphase von Experimenten noch dazu lernen. An dieser Stelle setzt das vorliegende Forschungsprojekt an. Im Rahmen einer Vergleichsstudie wird der Frage nachgegangen, wie die Auswertephase von Experimenten strukturiert sein soll, um bestmögliche Ergebnisse beim Lernzuwachs der Schülerinnen und Schüler zu erzielen. Dazu werden drei Treatments mit unterschiedlichem Offenheitsgrad kontrastiert. Um den Einfluss der Lehrkraft abschätzen zu können, wird auch die Wechselwirkung zwischen unterrichtender Lehrkraft und Experimentiersituation überprüft. In der Pilotstudie konnten erste Hinweise für Unterschiede zwischen den Vergleichsgruppen gesammelt werden. Die Ergebnisse der Hauptstudie werden an der Tagung vorgestellt.

Referenz:

Muth, Laura & Erb, Roger (2018). Ergebnisse einer Vergleichsstudie zur Nachbereitung von Experimenten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 360). Universität Regensburg

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Veränderung von Fachwissen in verschiedenen Experimentiersituationen

Weber, Jeremias, C. Wenzel, S. Franziska , Winkelmann, Jan, Ullrich, Mark, Erb, Roger & Horz, Holger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In einem vom BMBF geförderten Projekt „Kompetenzmessung und Kompetenzförderung in leistungsheterogenen Lerngruppen im experimentierbasierten Physikunterricht“ wurden ca. 1000 Schülerinnen und Schüler in einer längsschnittlich angelegten Interventionsstudie auf den Kompetenzzuwachs in drei Experimentiersituationen (Demoexperimente, Schülerexperimente mit enger Anleitung, Schülerexperimente mit offener Anleitung) untersucht. Mit einem in Vorstudien erstellten IRT-skalierten Test wurde die Veränderung des Fachwissens über fünf Messzeitpunkte hinweg gemessen. Um eine Wechselwirkung zwischen unterrichtender Lehrkraft und Experimentiersituation zu untersuchen, wurden die Lehrkräfte auch zu ihren Überzeugungen bezüglich der Physik als Wissenschaft und des Physikunterrichts befragt.

Im Vortrag sollen sowohl die Studie mit ihren Messinstrumenten, als auch erste Ergebnisse der Erhebung vorgestellt werden. Abschließend soll anhand der bisher gewonnen Erkenntnisse die Bedeutung verschiedener Experimentiersituationen im Physikunterricht diskutiert werden.

Referenz:

Weber, Jeremias, C. Wenzel, S. Franziska , Winkelmann, Jan, Ullrich, Mark, Erb, Roger & Horz, Holger (2018). Veränderung von Fachwissen in verschiedenen Experimentiersituationen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 364). Universität Regensburg

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Experimentelle Praktika mit Erklärvideos optimieren

Varnai, Agnes Szabone & Reinhold, Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

An der Veranstaltung „Physikalische Grundlagen“ nehmen jedes Jahr ca. 120 Studierende der Bachelorstudiengänge Lehramt an Grundschulen und Lehramt für sonderpädagogische Förderung teil. Hier werden in 3er-Gruppen für den Sachunterricht relevante physikalische Inhalte in experimentellen Aufgaben selbstständig bearbeitet. Feldbeobachtungen lassen vermuten, dass diese Aufgaben den Studierenden erhebliche Schwierigkeiten bereiten. Um das Praktikum didaktisch wirkungsvoller zu gestalten, soll das Maß an instruktionaler Unterstützung erhöht werden. Hierzu werden der didaktische Ansatz Cognitive Apprenticeship zugrunde gelegt und zur methodischen Realisierung des Ansatzes kurze Erklärvideos eingesetzt.

Insgesamt soll in einem Prä-Post-Design untersucht werden, ob durch diese Interventionsmaßnahme die Selbstwirksamkeitserwartung der Studierenden bezüglich des physikalischen Experimentierens erhöht werden kann. Außerdem werden experimentbezogene Fachwissenstests und videografierte Prozessbeobachtungen eingesetzt. Im Vortrag werden das Design der Feldstudie und erste Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Varnai, Agnes Szabone & Reinhold, Peter (2018). Experimentelle Praktika mit Erklärvideos optimieren. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 368). Universität Regensburg

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Experimentelle Handlungsabläufe sichtbar machen! Methoden & Ergebnisse

Büsch, Leonard & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Der in Bildungsstandards und Kernlehrplänen ausgewiesene Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung ist wesentlich geprägt vom Experimentieren als wichtiger Methode naturwissenschaftlichen Arbeitens. Allerdings sind experimentelle Kompetenzen aktuell nicht vollständig abprüfbar, wobei speziell die Durchführung der Experimente nur mangelhaft erfasst wird. Um diese Diskrepanz abzubauen, wurden experimentelle Abläufe bei einem Experiment zur Radioaktivität in einem Physikpraktikum für 319 Studierende dokumentiert, wofür zwei Messinstrumente zum Einsatz kamen: Zum einen erlaubt die Protokollierung der Versuche mit Smartpens durch die Studierenden eine zeitökonomische Identifizierung und Erfassung prozessrelevanter Abläufe und Situationen. Zum anderen wurden mithilfe eines Microcontrollers die wesentlichen Messparameter im Experiment (Abstand vom Präparat zum Zähler, Absorber, Messdauer) aufgenommen, die eine Rekonstruktion der experimentellen Handlungsabläufe ermöglichen. Im Vortrag werden die erhobenen Daten präsentiert sowie ausgewählte Methoden und Ergebnisse ihrer Auswertung demonstriert.

Referenz:

Büsch, Leonard & Heinke, Heidrun (2018). Experimentelle Handlungsabläufe sichtbar machen! Methoden & Ergebnisse. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 372). Universität Regensburg

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Experimentieren lernen – Aktivitätsprofile von Schülern

Vorholzer, Andreas & Hägele, Jörn J.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Zahlreiche fachdidaktische Studien befassen sich mit der Frage, ob Schüler experimentbezogene Kompetenzen bereits beim Durchführen von Versuchen lernen (implizite Ansatz) oder ob die zugehörigen Konzepte im Unterricht gezielt aufgebaut und geübt werden müssen (expliziter Ansatz).

In der dem Projekt zugrundeliegenden Studie wurde die Wirkung beider Ansätze zunächst in einem quasi-experimentellen Prä-Post-Design untersucht. Um besser zu verstehen, welche Elemente der beiden Ansätze von den Schülern im Bearbeitungsprozess aktiv genutzt werden und so möglicherweise zum Kompetenzaufbau beitragen haben, werden die Prä-Post-Daten im vorgestellten Projekt mit Videodaten aus der Intervention verknüpft. Ziel ist es, den Zusammenhang zwischen verbalen/nonverbalen Aktivitäten und entsprechenden Aktivitätsprofilen von Schülern (N = 94) und dem gemessenen Kompetenzzuwachs zu untersuchen. Erste Ergebnisse deuten u. a. darauf hin, dass häufige Verbalisierung von Konzepten mit höherem Zuwachs korreliert ist. Im Vortrag werden Ergebnisse aus Analysen auf Gruppen- und Individualebene diskutiert.

Referenz:

Vorholzer, Andreas & Hägele, Jörn J. (2018). Experimentieren lernen – Aktivitätsprofile von Schülern. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 376). Universität Regensburg

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Experimentieren lernen – Inhalte von Schülerdiskursen

Hägele, Jörn J. , Vorholzer, Andreas & Aufschnaiter, Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Der Aufbau experimentbezogener Kompetenzen ist ein wichtiges Ziel des naturwissenschaftlichen Unterrichts. Während es bereits eine vergleichsweise große Anzahl fachdidaktischer Studien gibt, die sich mit der Lernwirksamkeit von Unterrichtsangeboten befassen, wurde bisher nur selten untersucht, wie die Entwicklung experimentbezogener Kompetenzen bei Schülern verläuft. Im vorgestellten Projekt werden deshalb die Lernprozesse von N = 94 Schülern bei der Bearbeitung von Lernaufgaben zu den Teilkompetenzen „Fragen formulieren“, „Untersuchungen planen“ und „Daten auswerten“ videogestützt analysiert. Ziel dieser Analyse ist es, aus den Äußerungen der Schüler zu rekonstruieren, mit welchen Konzepten sie sich bei der Aufgabenbearbeitung auseinandergesetzt haben, wie sie diese Konzepte (ggf. situationsspezifisch) verstehen und wie sich ihr Verständnis zeitlich und inhaltlich verändert (z. B. im Sinne einer „Learning Progression“). Im Vortrag werden die methodischen Zugänge vorgestellt und diskutiert sowie erste Ergebnisse berichtet.

Referenz:

Hägele, Jörn J. , Vorholzer, Andreas & Aufschnaiter, Claudia von (2018). Experimentieren lernen – Inhalte von Schülerdiskursen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 380). Universität Regensburg

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Konzeptuelles Verständnis im Schülerlabor

Woithe, Julia, Kuhn, Jochen, Müller, Andreas & Schmeling, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Bisherige Wirksamkeitsstudien bescheinigen Schülerlaboren einen Effekt auf affektive Schülervariablen wie Interesse an Naturwissenschaften (Engeln 2004, Glowinski 2007, Pawek 2009) oder dem wahrgenommenen Image von Naturwissenschaften (Weßnigk 2013). Zusätzlich ist es ein Ziel vieler Schülerlabore, die Wissenschaft des angeschlossenen Forschungsstandortes für Jugendliche begreifbar zu machen und einen Einblick in die aktuelle Forschung zu geben. Bisher ist allerdings nur wenig über kognitive Effekte von Schülerlaboren bekannt, und wie sich ein Schülerlabortag z, B. auf das konzeptuelle Verständnis im thematisierten Lernbereich auswirkt.

Im Rahmen der vorgestellten Evaluationsstudie wurden Lernaktivitäten für das Schülerlabor S’Cool LAB am CERN basierend auf dokumentierten Schülervorstellungen zur Teilchenphysik entwickelt, und die Wirkung des Besuchs im Labor untersucht. In diesem Beitrag stellen wir sowohl die Wirkung auf affektive Variablen (Interesse, Neugier und Selbstkonzept) als auch erste Ergebnisse zu kognitiven Variablen (Veränderung des konzeptuellen Verständnis) vor.

Referenz:

Woithe, Julia, Kuhn, Jochen, Müller, Andreas & Schmeling, Sascha (2018). Konzeptuelles Verständnis im Schülerlabor. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 384). Universität Regensburg

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Sind vorunterrichtliche Vorstellungen zu Wärme und Temperatur auch kulturell geprägt?

Halar, Alberto Marcos & Laukenmann, Matthias

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Es ist seit langem bekannt, dass vorunterrichtliche Vorstellungen (VV) zu physikalischen Sachverhalten den Lernprozess prägen. Sozio-kulturelle und sozial-konstruktivistische Positionen weisen auf eine enge Beziehung zwischen den VV und der Alltagskultur hin. Als Bewohner eines der wärmsten Länder der Erde haben mosambikanische Schüler (Mosambik liegt in Südost-Afrika) hinsichtlich Wärme und Temperatur einen anderen Erfahrungshintergrund als beispielsweise Schüler mitteleuropäischer Staaten. In der vorliegenden Studie sind die VV zu Wärme und Temperatur in Mosambik erfasst worden. Ein Interviewleitfaden wurde zunächst in zwei Pilotstudien im Feld erprobt und schließlich in einer Hauptstudie eingesetzt. Anhand der erhobenen Daten wurde inhaltsanalytisch ein Kategoriensystem entwickelt. Es dient dazu, die für mosambikanische Schüler spezifischen VV zu identifizieren. Der Vergleich mit den typischen VV in westlich geprägten Kulturen soll zeigen, ob sich kulturelle Ausprägungen der VV nachweisen lassen oder nicht. Einige zentrale Ergebnisse der Hauptstudie werden vorgestellt.

Referenz:

Halar, Alberto Marcos & Laukenmann, Matthias (2018). Sind vorunterrichtliche Vorstellungen zu Wärme und Temperatur auch kulturell geprägt?. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 388). Universität Regensburg

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