Kategorie: TB2018

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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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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Schreiben im Physikunterricht anhand der Textsorte Versuchsprotokoll – Eine empirische Studie zu den Einflussgrößen auf die Schreibfähigkeiten im Physikunterricht

Boubakri, Christine, Krabbe, Heiko & Fischer, Hans E.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Fachtypische Textsorten zeichnen sich durch spezifische Formen der Wissensverarbeitung aus sowie durch entsprechende semantische und syntaktische Konstruktionen. Die Struktur eines Versuchsprotokolls weist daher Parallelen zum experimentellen Arbeiten und zu naturwissenschaftlichen Denkweisen auf (vgl. Boubakri, Beese, Krabbe, Fischer, & Roll, 2016).

In einer Studie mit N=519 SuS der 7. und 8. Klasse an Gesamtschulen in NRW wurden die naturwissenschaftlichen Denkweisen und das Fachwissen erfasst sowie Versuchsprotokolle als Schreibprodukte erhoben. Zusammenhänge zwischen dem Fachwissen, der fachlichen und fachübergreifenden Schreibkompetenz und dem Wissen über naturwissenschaftliche Arbeitsweisen sowie der Einfluss weiterer Kontrollvariablen (CFT, ISEI, Textlänge und formalsprachliche Fähigkeiten) wurden mithilfe von Strukturgleichungsmodellen analysiert. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass Schreibkompetenz im Fachzusammenhang entwickelt werden sollte. Mögliche Schlussfolgerungen für Unterricht werden im Vortrag vorgestellt und unter fachdidaktischen Perspektiven diskutiert.

Referenz:

Boubakri, Christine, Krabbe, Heiko & Fischer, Hans E. (2018). Schreiben im Physikunterricht anhand der Textsorte Versuchsprotokoll – Eine empirische Studie zu den Einflussgrößen auf die Schreibfähigkeiten im Physikunterricht. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 264). Universität Regensburg

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