Kategorie: TB2018

Modellieren beim Problemlösen – Untersuchung prozeduraler Kompetenz

Digel, Susanne, Scheid, Jochen & Kauertz, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Naturwissenschaftliche Modellierungskompetenz ist vor allem für die Erstellung eines adäquaten Situationsmodells bedeutsam. In kontextualisierten Problemlöseprozessen stellt dies die erste und entscheidende Hürde dar. Aus der bisherigen Forschung zu naturwissenschaftlichem Modellieren sind zwar geeignete Instrumente zur Erfassung deklarativer und metakognitiver Modellierungskompetenz hervorgegangen, der prozedurale Aspekt wurde bisher jedoch nicht ausführlicher beleuchtet. Dieser Forschungslücke soll mit der Entwicklung und empirischer Prüfung eines Modells prozeduraler Modellierungskompetenz – mit den Dimensionen Anwenden, Bewerten und Entwickeln – begegnet werden. Zugehörige Testinstrumente wurden für die Domänen Optik und Kinematik konstruiert.

In der Pilotierung (Klassen 9-13, N=82) zeigten beide Tests gute Reliabilitäten (EAP/PV Opt/Kin: 0.80/0.91) und akzeptable Itemfit-Werte. IRT-Modellvergleiche deuten auf drei Dimensionen (für Optik und Kinematik). Detaillierte Ergebnisse werden auf der Konferenz vorgestellt und diskutiert.

Referenz:

Digel, Susanne, Scheid, Jochen & Kauertz, Alexander (2018). Modellieren beim Problemlösen – Untersuchung prozeduraler Kompetenz. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 296). 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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Elementarisierungen zu küstennahen Strukturbildungen und Strömungen

Bliesmer, Kai, Roskam, Annika & Komorek, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Außerschulisches Lernen setzt auf die Wirkung von Exponaten, Informationsmaterialien und digitalen Zugängen zu Informationen. Im Hintergrund sind aber zunächst grundlegende fachdidaktische Elementarisierungen zu leisten, die komplexe systemische und strukturbildende Zusammenhänge für Ausstellungen didaktisch aufzubereiten erlauben. Die meist unterbeleuchteten physikalischen Aspekte von Prozessen an der Küste, im Watt und im Ozean werden in diesem Projekt für Bildungszwecke elementarisiert. Im Vortrag wird dargestellt, wie sich die Elementarisierungsprozesse auf die Ergebnisse der empirischen Untersuchung von Aneignungsprozessen (Poster Roskam) beziehen lassen und inwieweit fachliche Erkenntnisse der Thermodynamik, der Theorie selbstorganisierender Systeme und zur Strukturbildung in dissipativen Systemen einzubeziehen sind.

Referenz:

Bliesmer, Kai, Roskam, Annika & Komorek, Michael (2018). Elementarisierungen zu küstennahen Strukturbildungen und Strömungen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 312). Universität Regensburg

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Die Gesundheitskonzepte im Physiklehrplan der Mittelstufe in der Algerischen

Benbetka, Mahdi

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Das Ziel dieser Studie ist die Exploration der Gesundheitsbegriffe, die für die Schülerinnen und Schüler der Mitteldtufe geeignet sind, in den Lehrpläne der Physik in Algerien zu erkennen. Die Grundfrage der Studie ist: Welche Gesundheitsbegriffe in den physikalischen Lehrplänen der Mittelstufe in Algerien behandelt werden?

Zur Beantwortung auf dieser Frage haben wir eine Analyse der Lehrplänen eingeführt. Als Mittel der Studie wurde eine Liste der Gesundheitsbegriffe angemessen einigen arabischen Ländern angenommen. Sie besteht aus 19 Grundbegriffe und 97 Unterbegriffe.

Die Ergebnisse zeigten, dass der Lehrplan nur 17 Begriffe von 97 liefert, das entspricht ein Prozentsatz von 17%, d. h das Fehlen der meisten Gesundheitsberiffen im Vergleich mit der Liste von Standard-Gesundheitsbegriffe.

Referenz:

Benbetka, Mahdi (2018). Die Gesundheitskonzepte im Physiklehrplan der Mittelstufe in der Algerischen . In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 316). 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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Das Erkenntnis- und Selbstständigkeitsstreben begabter Kinder fördern

Bohn, Marcus & Welzel-Breuer, Manuela

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Ziel der Untersuchung ist es, herauszufinden wie Interaktionen zwischen begabten Kindern und ihrer Lernumgebung (Lehrende und Mitlernende) deren Streben nach Erkenntnis und Selbständigkeit in naturwissenschaftlichen Kontexten fördern kann. Im Sinne Lehwalds (2016) wird dieses Streben als Persönlichkeitsmerkmal habitueller Motiviertheit verstanden, welches sich in einem interaktionistischen Verhältnis des Kindes zum Lerngegenstand und dessen Lernumgebung zeigt. In einer qualitativen Videostudie mit einem zweistufigen Analyseverfahren werden diese Interaktionsprozesse untersucht. Die erste, kategoriengestützte Stufe ist abgeschlossen und filterte die Sequenzen heraus, die ein Streben der Kinder nach Erkenntnis und Selbstständigkeit zeigen. In der zweiten, sequenzanalytischen Stufe werden nun die bezugnehmenden Interventionen der Lernumgebung und die darauf folgenden Reaktionen der Kinder hermeneutisch orientiert interpretiert und analysiert. Befunde aus beiden Analysestufen verweisen auf Besonderheiten hinsichtlich des Kommunikations- und Experimentierverhaltens der begabten Kinder.

Referenz:

Bohn, Marcus & Welzel-Breuer, Manuela (2018). Das Erkenntnis- und Selbstständigkeitsstreben begabter Kinder fördern. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 198). Universität Regensburg

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Inklusiven Chemieunterricht entwickeln und erforschen

Abels, Simone

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Chemieunterricht trägt zu gelungener Inklusion bei, wenn er allen Lernenden unter Wertschätzung ihrer Diversität und ihrer jeweiligen Lernvoraussetzungen die Partizipation an fachspezifischen Lehr-Lern-Prozessen zur Entwicklung einer naturwissenschaftlichen Grundbildung ermöglicht. In Bezug auf diese Zielstellung ergeben sich fachspezifische Herausforderungen für Lehr-/Lern-, Professionalisierungs- und Forschungsprozesse. Diese werden im Rahmen von vier Studien adressiert und die Ergebnisse in diesem Symposium zusammenführend diskutiert:
Im Vortrag 1 werden Lernmaterialien für inklusiven Sachunterricht und ihre Gestaltungsmerkmale sowie Ergebnisse der Analysen zu Vorstellungsentwicklungen und gemeinsamen Lernsituationen vorgestellt.
Vortrag 2 präsentiert die Potentiale von digitalen Medien für die Gestaltung und Erforschung von inklusiven Lernumgebungen.
Vortrag 3 fokussiert auf die Professionalisierung von Lehramtsstudierenden für inklusiven Chemieunterricht.
Vortrag 4 konzentriert sich auf die Rekonstruktion beruflicher Anforderungen an Lehrpersonen im inklusiven Chemieunterricht.

Referenz:

Abels, Simone (2018). Inklusiven Chemieunterricht entwickeln und erforschen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 202). Universität Regensburg

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choice2explore – inklusiver Sachunterricht konkret

Rott, Lisa & Marohn, Annette

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Zur Entwicklung einer scientific literacy sollen Lernende bereits im Sachunterricht naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsformen erlernen. Hierzu ist es entscheidend, an den individuellen Vorstellungen und Bedürfnissen der SchülerInnen anzuknüpfen und Unterricht daran ausgerichtet zu gestalten. Im Rahmen von Design-Based Research wurde die Unterrichtskonzeption choice2explore mit Lernmaterialien entwickelt und in stark heterogenen Klassen erprobt. Choice2explore verfolgt das Ziel, anschlussfähige Vorstellungen zu naturwissenschaftlichen Phänomenen zu entwickeln und dabei gemeinsames Lernen zu initiieren. Um Faktoren herauszuarbeiten, die das Gelingen der Unterrichtskonzeption unterstützen, wurden u.a. Interviewdaten und Videographien im Rahmen eines Mixed-Methods Designs analysiert. Im Vortrag werden Lernmaterialien und ihre Gestaltungsmerkmale vorgestellt, Ergebnisse der Analysen zu Vorstellungsentwicklungen, gemeinsamen Lernsituationen und dem Umgang der Lernenden mit Modellen diskutiert sowie eine übergeordnete Theoriebildung angedeutet.

Referenz:

Rott, Lisa & Marohn, Annette (2018). choice2explore – inklusiver Sachunterricht konkret. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 206). Universität Regensburg

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