Kategorie: TB2018

Voraussetzungen für MINT im Schweizer Kindergarten

Delaney, Seamus, Koch, Alexander & MacCabe, Kelly

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In der laufenden Bildungsreform (Lehrplan 21) stellt noch eine Herausforderung für Kindergartenlehrpersonen dar, insbesondere im Hinblick auf die MINT-Inhalte. Der Kanton Basel-Stadt setzt die Reform bereits um, andere Kantone folgen in weiteren Jahren.

19 Lehrpersonen mit einer Berufserfahrung von durchschnittlich 15.5 Jahren (SD=14.3) aus Basel-Stadt, wurden zur Praxisrelevanz des Lehrplan 21 und seiner Umsetzungsmöglichkeiten gegenüber MINT-Inhalten befragt. Neben quantitativen Analysen werden auch qualitative Angaben bei der Interpretation herangezogen.

Die Ergebnisse zeigen, dass die Lehrpersonen eine positive Einstellung gegenüber MINT-Inhalten haben. Sie würdigen auch, dass MINT-Wissen den Kindern und für ihren Schulerfolg nützlich ist. Aber die Lehrpersonen haben immer noch negative Wahrnehmungen im Umgang mit Lehrmitteln und deren Relevanz für den Unterricht; Sie unterrichten mit «Kopf, Herz und Verstand»

Im Vortrag werden die Haltungen der Kindergartenlehrpersonen und die Herausforderungen in der Gestaltung von MINT-Unterricht sowie der Lehrmitteleinsatz diskutiert.

Referenz:

Delaney, Seamus, Koch, Alexander & MacCabe, Kelly (2018). Voraussetzungen für MINT im Schweizer Kindergarten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 408). Universität Regensburg

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Modellexperimente in der Fachwissenschaft Chemie – eine Dokumentenanalyse

Schröder, Laura & Sommer, Katrin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Modellexperimente (ME) werden in der Fachwissenschaft Chemie zur Erkenntnisgewinnung eingesetzt (z.B. Kohse-Höinghaus et al. 2010). Für eine authentische Wissenschaftsvermittlung im Fach Chemie ist demnach eine Beschreibung der Rolle von ME für den fachwissenschaftlichen Erkenntnisprozess eine notwendige Voraussetzung. Da die Literatur keine explizite Beschreibung bietet, stellen sich die Forschungsfragen a) Mit welchen Zielsetzungen findet der Einsatz von ME statt? b) Wie werden die ME konzipiert? c) Wie werden die Ergebnisse aus den ME verwertet?

Zu diesem Zweck wurde eine Dokumentenanalyse an ausgewählten fachwissenschaftlichen Publikationen (N=6) durchgeführt, die nach den Kriterien der zusammenfassenden Qualitativen Inhaltsanalyse (Mayring 2010) ausgewertet wurde. Aus dem daraus entwickelten Kategoriensystem wurden wichtige Aspekte identifiziert, die ein authentisches ME aus der Fachwissenschaft ausmachen. Desweiteren konnten durch Experteninterviews tiefere Einblicke in den Prozess gewonnen werden, wie die Forschung mittels ME vonstattengeht.

Referenz:

Schröder, Laura & Sommer, Katrin (2018). Modellexperimente in der Fachwissenschaft Chemie – eine Dokumentenanalyse. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 348). Universität Regensburg

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Auffassungen von Chemielehrkräften zur Kreativität im Chemieunterricht

Semmler, Luzie & Pietzner, Verena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Kreativität gewinnt in der heutigen, sich schnell entwickelnden Zeit immer mehr an Bedeutung, da Industrie und Wirtschaft auf Innovationen angewiesen sind. Sie wird daher von Schulabgängern gefordert, dennoch ist sie kein fester Teil der Schulbildung. Besonders in den MINT-Fächern scheint Kreativität noch nicht im Unterricht etabliert zu sein und wird auch nicht in den Curricula erwähnt. Damit Kreativität in den Unterricht dieser Fächer integriert werden kann, ist es wichtig, die Auffassungen und Haltungen von Chemielehrkräften zur Kreativität zu erfassen; dies stellt das Ziel dieser Studie dar. Die Auffassungen wurden mithilfe eines eigens für diese Studie entworfenen Testinstruments, das das Erstellen von zwei Concept Maps und das Ausfüllen eines Fragebogens beinhaltet, erhoben. Befragt wurden insgesamt 15 Chemielehrkräfte von Gymnasien, Gesamtschulen und Oberschulen. Die Auswertung erfolgte sowohl quantitativ als auch qualitativ. In dem Vortrag werden das Testinstrument und zentrale Ergebnisse der Studie vorgestellt.

Referenz:

Semmler, Luzie & Pietzner, Verena (2018). Auffassungen von Chemielehrkräften zur Kreativität im Chemieunterricht. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 412). Universität Regensburg

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Analyse der Erstellung und Interpretation graphischer Auswertungen

Hamacher, John, Trinenberg, Eva & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Datenauswertung zu Hause stellt für viele Studierende in physikalischen Praktika eine zeitintensive und besonders schwierige Arbeitsphase dar (Hamacher et al., 2015). Dabei sind laut Studien vor allem zwei eng miteinander verknüpfte Problemfelder der Studierenden identifizierbar: Die Durchführung von graphischen Auswertungen (Schwarz et al., 2014) und der korrekte Umgang mit Messunsicherheiten (Heinicke, 2012). Jedoch mangelt es bisher an Wissen über konkret auftretende Schwierigkeiten in dieser Auswertephase, das als Ausgangspunkt für die Erstellung effektiver Lernhilfen dienen kann.

An der RWTH Aachen wurde im WS 2016/17 eine Studie im Physikpraktikum für Studierende der Biologie durchgeführt, in der von 6 Studierendenpaaren zu je 3 gleichen Versuchen die Erstellungsprozesse ihrer Versuchsberichte detailliert erfasst wurden. Die Analyse des Datenmaterials fokussiert auf die erstellten graphischen Auswertungen. Dabei wird insbesondere auch untersucht, inwiefern Messunsicherheiten von den Studierenden berücksichtigt wurden. Im Vortrag werden Ergebnisse der Analyse präsentiert.

Referenz:

Hamacher, John, Trinenberg, Eva & Heinke, Heidrun (2018). Analyse der Erstellung und Interpretation graphischer Auswertungen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 352). Universität Regensburg

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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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Komplexe Problemlösefähigkeit von Lernenden in der Physik

Gigl, Florian, Löffler, Patrick, Cauet, Eva & Kauertz, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Problemlösen in außerschulischen Situationen bedarf der Nutzung von Wissen und Fertigkeiten, die im Rahmen der Scientific Literacy auch im Physikunterricht vermittelt werden. Prominente Lerngelegenheiten für die Fähigkeit zur Lösung physikbezogener Probleme im Unterricht sind Experimente und textgebundene physikbezogene Problemaufgaben. Zur Messung von Problemlösefähigkeit werden in PISA interaktive Probleme ohne fachlichen Bezug herangezogen. Diesen liegt die Idee zugrunde, dass sich fachspezifisches Problemlösen alleine durch eine domänenübergreifende Problemlösefähigkeit und Fachwissen erklären lässt. Zur Nachverfolgung dieser Annahme soll der Zusammenhang von Fachwissen, physikalischer und domänenübergreifender Problemlösefähigkeit untersucht werden. Dazu wurden zwei computerbasierte Instrumente zur Erfassung analytischer und komplexer physikalischer Problemlösefähigkeit konstruiert, deren Qualität anhand von Annahmen zu Struktur und Ablauf des Problemlöseprozesses sowie Befunden der Pilotierung zu Reliabilität und Validität der Instrumente, diskutiert werden soll.

Referenz:

Gigl, Florian, Löffler, Patrick, Cauet, Eva & Kauertz, Alexander (2018). Komplexe Problemlösefähigkeit von Lernenden in der Physik. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 300). Universität Regensburg

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Physik-Technik-Beziehungen im Kontext Verantwortung

Bub, Frederik, Rabe, Thorid & Krey, Olaf

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Physik und Technik sind zentraler Bestandteil moderner Gesellschaften. Mit ihrem Fortschritt sind gleichermaßen Wohlstand wie ökologische und soziale Risiken und Gefahren verbunden. Dementsprechend ist ein Verständnis der Wechselwirkungen von Physik, Technik, Gesellschaft und Umwelt im Sinne einer scientific literacy erklärtes Ziel von naturwissenschaftlichem Unterricht. Physik-Schulbücher als Träger eines dominanten und sozial-institutionell approbierten Wissens ermöglichen einen spezifischen Blick auf dieses Wirkungsgefüge (Höhne, 2003). Die teilweise implizite Darstellung von Physik-Technik-Beziehungen im Kontext Verantwortung wird rekonstruktiv, textlinguistisch erschlossen. Die Analyse zeigt, dass die Wechselwirkung von Physik und Technik häufig auf Technik als angewandte Physik reduziert wird. Die Konstruktion von Verantwortung reicht dabei von wissenschaftszentrierten bis zu demokratiezentrierten Ansätzen. Der Vortrag stellt erste Ergebnisse der Schulbuchanalyse vor und gibt einen Ausblick auf die angeschlossene Interviewstudie mit Physiklehrenden.

Referenz:

Bub, Frederik, Rabe, Thorid & Krey, Olaf (2018). Physik-Technik-Beziehungen im Kontext Verantwortung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 304). Universität Regensburg

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Hilfreiche Bemerkungen zur Behandlung der Flugphysik

Weltner, Klaus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Physik hatte bis in die Neuzeit Schwierigkeiten, das Fliegen zu erklären und zu verstehen. Bekanntlich hat bereits Euler die Newtons Bewegungsgleichungen ohne Berücksichtigung der inneren Reibung auf Fluide und Gase übertragen. Deren Lösungen, die Potentialströmungen, um Hindernisse ergaben jedoch überraschenderweise weder Widerstand noch Auftrieb, bekannt als

d`Alembertsches Paradoxon.Erst bei Berücksichtigung der inneren Reibung entsteht die “gesunde Umströmung” eines Tragflächenprofils. Gezeigt wird anhand eines Demonstrationsversuchs, wie sich bei einer Variation der Reibung die “gesunde Umströmung” ausbildet.

Die zweite Bemerkung bezieht sich auf die in vielen Lehrbüchern erwähnte, aber nicht erklärte Tatsache, dass der Auftrieb an der Tragflächenoberseite deutlich größer ist als an der Unterseite, was experimentell gezeigt und für Schüler verständlich erklärt werden kann.

Referenz:

Weltner, Klaus (2018). Hilfreiche Bemerkungen zur Behandlung der Flugphysik. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 308). Universität Regensburg

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