Kategorie: TB2018

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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Autonomieunterstützung beim Experimentieren im Cross-Age-Tutoring

Schlake, Thomas, Krabbe, Heiko, Härtig, Hendrik, Opfermann, Maria & Fischer, Hans E.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Autonomieunterstützung führt in Lehr-Lernsituationen u.a. zu einem höheren Kompetenzerleben und erhöht das konzeptuelle Verständnis von Lerninhalten. Diese positiven Effekte wurden bislang allerdings überwiegend für Lehrer-Schüler-Interaktionen gezeigt, wogegen nur wenige Studien für schülerorientierte Lehr-Lernsituationen (wie z.B. Cross-Age-Peer-Tutoring) vorliegen. Deshalb werden (gefördert durch die Stiftung Mercator) Schüler der 8. Jahrgangstufe als Tutoren zur autonomieunterstützenden Betreuung von jüngeren Schülern beim Experimentieren ausgebildet. Dabei wird untersucht: (I) in welchem Umfang sich die Neigung zu Autonomieunterstützung von Tutoren fördern lässt, (II) wie Personenmerkmale der Tutoren mit der gezeigten Autonomieunterstützung zusammenhängen und (III) wie die wahrgenommene Autonomieunterstützung der Betreuten auf ihr Interesse und ihr Kompetenzerleben wirkt. Erste Daten zeigen einen positiven Effekt der Intervention und eine starke Wirkung der wahrgenommenen Autonomieunterstützung auf Interesse und Kompetenzerleben. Im Vortrag werden diese Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Schlake, Thomas, Krabbe, Heiko, Härtig, Hendrik, Opfermann, Maria & Fischer, Hans E. (2018). Autonomieunterstützung beim Experimentieren im Cross-Age-Tutoring. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 320). Universität Regensburg

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Inklusiver Chemieunterricht in der Sekundarstufe I
Konzeption und Evaluation

Michna, Dagmar & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Mit der Ratifizierung der UN-Konvention von 2009 trat ein Gesetz für Menschen mit Behinderungen in Kraft, das das Recht auf gleichwertige Teilhabe am Schulleben postuliert. Für den Chemieunterricht mangelt es jedoch an erprobten Instrumenten und Materialien zur praktischen Umsetzung. Vor diesem Hintergrund wird in diesem Projekt eine inklusive Unterrichtseinheit für den Chemieunterricht der Sekundarstufe I auf Basis des Universal Design for Learning entwickelt und in der Schulpraxis evaluiert. Dabei führt ein Kurzvortrag in die Unterrichtseinheit ein, an die sich über die Dauer von zwei Unterrichtsstunden eine durch Selbsteinschätzungsbögen begleitete selbstregulierte Lernphase anschließt. Um die Themen zu vertiefen, folgt eine einstündige Experimentierphase. Danach erfolgt über die Dauer von wiederum zwei Unterrichtsstunden eine weitere selbstregulierte Arbeitsphase. Die Einheit ist für 8. Gesamtschulklassen konzipiert und behandelt das Basiskonzept „Chemische Reaktion“. In dem Vortrag werden zentrale Ergebnisse der Hauptuntersuchung vorgestellt.

Referenz:

Michna, Dagmar & Melle, Insa (2018). Inklusiver Chemieunterricht in der Sekundarstufe I
Konzeption und Evaluation. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 260). Universität Regensburg

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Gruppenarbeit mit und ohne Tutor – worin bestehen die Unterschiede?

Berger, Roland, Müller, Marion, Godau, Céline & Hänze, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die jüngste Meta-Analyse zum Lernen mithilfe von Tutoren zeigt, dass Tutoring im Hinblick auf die Leistung der Tutees mit einem kleinen bis mittleren Effekt positiv wirkt. Allerdings ist die Aussagekraft solcher Ergebnisse recht unspezifisch, weil Tutoring vielfach mit Unterrichtsformen verglichen wird, die völlig anders strukturiert sind (z.B. Frontalunterricht).

Im Vortrag stellen wir eine Studie an Grundschulen vor, in der Schülerinnen und Schüler von Hauptschulen als Tutoren wirken, und vergleichen dies mit einem „Lernzirkel“, in dem die Kleingruppen ohne Tutoren Versuche zur elementaren Elektrizitätslehre bearbeiten. Wir vergleichen diese beiden Bedingungen hinsichtlich des Unterrichtserlebens und des Wissenserwerbs der Tutees.

In Bezug auf den Wissenserwerb zeigt sich, dass Grundschülerinnen ohne Tutor deutlich hinter ihren Mitschülern zurückbleiben, diese Lücke jedoch mit Tutor verschwindet. Wir gehen diesem Zusammenhang im Rahmen einer Videoanalyse der Interaktionen zwischen den Tutees nach.

Referenz:

Berger, Roland, Müller, Marion, Godau, Céline & Hänze, Martin (2018). Gruppenarbeit mit und ohne Tutor – worin bestehen die Unterschiede?. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 324). Universität Regensburg

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