Kategorie: TB2018

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Schülervorstellungen zur Energie – Entwicklung eines Testinstruments

Behle, Julia & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Neuere Untersuchungen der Schülervorstellungen zur Energie haben gezeigt, dass sich die Präkonzepte sowohl im Bereich der Assoziationen als auch in den darunter liegenden Rahmenkonzepten in den letzten 30 Jahren gewandelt haben. Ebenso zeigten befragte SchülerInnen in Interviews eine Koexistenz mehrerer Rahmenkonzepte, so dass dies bei der Untersuchung von Schülerrahmenkonzepten berücksichtigt werden muss. Im Rahmen einer geplanten Untersuchung zur möglichen Beeinflussung von Schülerrahmenkonzepten durch eine außerschulische Lerngelegenheit soll nun ein Testinstrument zur Analyse von Rahmenkonzepten entwickelt werden, das dieser Problemstellung Rechnung trägt. Die Items des Fragebogens wurden dabei aus Aussagen vorher durchgeführter Schülerinterviews erstellt. Im Vortrag soll vorgestellt werden, wie mit Hilfe einer qualitativen Schülerbefragung die Testitems inhaltlich validiert wurden. Dazu wurden die SchülerInnen mit der Methode des „lauten Denkens“ befragt und ihre Antworten und Erläuterungen mit Hilfe eines zuvor entwickelten Kodiermanuals ausgewertet.

Referenz:

Behle, Julia & Wilhelm, Thomas (2018). Schülervorstellungen zur Energie – Entwicklung eines Testinstruments. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 392). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Lernprozesse zu nicht-sichtbarer Strahlung – Empirische Untersuchungen in der Sekundarstufe 2

Plotz, Thomas & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Der Bereich der elektromagnetischen Strahlung zählt zu den Bereichen, welche noch wenig im Fokus fachdidaktischer Forschung standen. Elektromagnetische Strahlung beeinflusst unser tägliches Leben unmittelbar. So reichen öffentliche Diskussionen von der UV-Strahlung und Solarien, über die mögliche Gefahr, welche von unseren Handys ausgeht, bis hin zu Aufklebern, welche versprechen die „schädliche“ Strahlung aufzusaugen. Daher ergibt sich die Notwendigkeit, diesen Inhaltsbereich genauer zu untersuchen und zu beforschen.

In den vergangenen vier Jahren wurden im Rahmen der nun vorliegenden Qualifikationsarbeit, das Wissen über bestehende Schülervorstellungen ausgebaut und neue identifiziert. Zusätzlich konnte im Rahmen dieser Arbeit die Methode Cross-Age Peer Tutoring als wirksam bestätigt und eine mögliche Methode zur Erforschung von Schülervorstellungen exploriert werden.

Im Vortrag wird ein Überblick über das Gesamtprojekt gegeben und die Kernerkenntnisse aus drei Teilbereichen vorgestellt. Zudem werden die Implikationen der Arbeit und die weiteren Schritte dargelegt.

Referenz:

Plotz, Thomas & Hopf, Martin (2018). Lernprozesse zu nicht-sichtbarer Strahlung – Empirische Untersuchungen in der Sekundarstufe 2. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 396). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Lerntrajektorien im Energiekonzept

Kubsch, Marcus, Nordine, Jeffrey, Fortus, David, Krajcik, Joseph & Neumann, Knut

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Das Energiekonzept stellt Schülerinnen und Schüler (SuS) vor eine große Herausforderung. Diverse Arbeiten zeigen, dass gerade die Anwendung des Energiekonzepts um Phänomene zu erklären und zu interpretieren SuS große Schwierigkeiten bereitet. Stimmen aus der Fachdidaktik und Fachphysik schlagen vor, anstatt wie momentan hauptsächlich der Fall, nicht auf Energieformen und deren Umwandlung, sondern auf Energietransfers zwischen Systemen zu fokussieren. Dies soll SuS dabei unterstützen das Energiekonzept anzuwenden um Phänomene zu erklären und zu interpretieren, da hierfür Energieänderungen in interagierenden Systemen entscheidend sind. Nachdem klassischer Unterricht zu Energie gut beforscht ist, verfolgen wir in einer Langschnittstudie wie SuS in einer Curriculumseinheit, die auf Energietransfers zwischen Systemen fokussiert, in der Lage sind Phänomene mit Hilfe von Energie zu erklären. Wir skizzieren so neue Lernwege im Energiekonzept und diskutieren diese vor dem Hintergrund der Forschung zu klassischen, auf Energieformen basierten Curricula.

Referenz:

Kubsch, Marcus, Nordine, Jeffrey, Fortus, David, Krajcik, Joseph & Neumann, Knut (2018). Lerntrajektorien im Energiekonzept . In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 272). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Prozessqualität sichtbar machen durch Kommunikationsgraphen

Strippel, Christian Georg & Sommer, Katrin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Analyse der Kommunikation von Lehrenden und Lernenden ist ein probater Weg, um die Qualität von Lehr-Lern-Prozessen zu untersuchen. Efing & Sommer (2017) zeigen, wie verhaltensbasierte Daten mittels qualitativer Inhaltsanalyse effizient ohne Transkription in ELAN kodiert werden. Lehesvuori et al. (2013) demonstrieren an einer kleinen Stichprobe (n=2) die manuelle Erstellung von Kommunikationsgraphen aus solchen Daten und analysieren so die Prozessqualität.

In dieser Studie wird die Struktur der Auseinandersetzung mit Erkenntnisgewinnung beim Experimentieren von N = 155 ProbandInnen in N = 64 Gruppen untersucht. Die Kommunikation wird ohne Transkription mittels Kategoriensystemen zur Erkenntnisgewinnung in ELAN kodiert. Die erhaltenen Daten werden mittels eines selbstgeschriebenen Python-Skripts in Kommunikationsgraphen überführt. Der Vergleich der Kommunikationsgraphen zeigt Unterschiede und Gemeinsamkeiten auf der Makro-, Meso- und Mikro-Ebene der Kommunikation. Das effiziente Vorgehen bei der Erstellung der Kommunikationsgraphen erlaubt eine Typisierung auch großer Datenmengen.

Referenz:

Strippel, Christian Georg & Sommer, Katrin (2018). Prozessqualität sichtbar machen durch Kommunikationsgraphen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 336). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Energieerhaltung in der Sekundarstufe 1 – Entwicklung eines Unterrichtskonzepts

Hauff-Achleitner, Andrea & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Energieerhaltung wird in vielen Forschungsbeiträgen als das schwierigste Teilkonzept beschrieben. Daher werden in den meisten Unterrichtsvorschlägen zuerst Arten und Formen von Energie eingeführt, bevor als Abschluss der Energieerhaltungssatz unterrichtet wird. Alternativ dazu wurde aufbauend auf Vorarbeiten von Martin Bader für die Sek. 2 ein neues Unterrichtskonzept für die Sek. 1 erstellt, bei welchem die Energieerhaltung im Vordergrund steht. Aktuell wird untersucht, ob eine frühere Einführung des Energieerhaltungssatzes zu einer besseren Wahrnehmung und Verständnis dessen beiträgt. Erste Erprobungen zeigten viel versprechende Ergebnisse bei Lehrkräften und SchülerInnen. Die Wirksamkeit des neuen Curriculums wird mit einem mixed-methods-Ansatz in einem Vergleichsstudiendesign empirisch überprüft. Im Vortrag werden die Grundzüge des neuen Unterrichtskonzepts sowie erste Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Hauff-Achleitner, Andrea & Hopf, Martin (2018). Energieerhaltung in der Sekundarstufe 1 – Entwicklung eines Unterrichtskonzepts. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 276). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen