TB2018 – Seite 2

Experimentieren in der Hochschule – Prüfung der Passung eines Modells

Schäfer, Simon, Tiemann, Rüdiger & Koenen, Jenna

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Das Berliner Modell der Erkenntnisgewinnung beschreibt den Zusammenhang zwischen den naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen und dem Dreischritt des wissenschaftlichen Denkens (vgl. Nehring et al., 2012). Dieses Modell zeigt gute Passungen für den Schulbereich, in dem Erkenntnisgewinnung fest verankert ist. Da im Hochschulbereich eigenständiges wissenschaftliches Arbeiten zu erlernen und eine professionelle Handlungskompetenz im Bereich Erkenntnisgewinnung zu entwickeln ist, ist diese auch dort von Relevanz. Ungeklärt ist jedoch inwieweit sich das Modell auf den Hochschulbereich übertragen lässt. Im Rahmen dieser quantitativen Studie wurde auf die Arbeitsweise des Experimentierens fokussiert und der entsprechende Teil des zur Überprüfung des Modells entwickelten und validierten Testinstruments (vgl. Nehring, 2014) im zweiten Hochschulsemester eingesetzt. Die Ergebnisse geben erste Aufschlüsse über die Eignung des Instruments für den Hochschulbereich und die Übertragbarkeit des Modells. Des Weiteren werden Zusammenhänge zu anderen Variablen, u. a. Fachwissen und Intelligenz, aufgezeigt.

Referenz:

Schäfer, Simon, Tiemann, Rüdiger & Koenen, Jenna (2018). Experimentieren in der Hochschule – Prüfung der Passung eines Modells. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 856). Universität Regensburg

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Experimentieren als zentraler Aspekt in der Chemielehrerbildung

Kriehuber, Eva, , Florian Boch & Nerdel, Claudia

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Das Experiment gehört zu den grundlegenden Arbeitsweisen der Naturwissenschaften und sollte daher auch in einen qualitativ anspruchsvollen Chemieunterricht implementiert werden. Um dies zu ermöglichen, sollten angehende Lehrkräfte selbst mit dem Experimentieren vertraut gemacht werden. Dazu gehören nicht nur die handwerklichen Fähigkeiten im Sinne eines „kochbuchartigen Nachkochens“ von Versuchsvorschriften, sondern auch das Verständnis des Experimentes als einen Teil eines Problemlöseprozesses zum Erkenntnisgewinn sowie seine didaktische Gestaltung für den Unterricht. In einem interdisziplinären Ansatz werden daher im Teach@TUM Projekt fachwissenschaftliche und fachdidaktische Aspekte verknüpft. Den Lehramtsstudierenden werden neben den fachwissenschaftlichen Aspekten die Einsatzmöglichkeiten in der Schule und ein selbstreflektierter Umgang mit der Arbeitsweise Experimentieren nähergebracht. Zusätzlich wird die Berufsrelevanz für die Studierenden durch die Bezüge im Grundpraktikum bereits zu einem frühen Zeitpunkt gestärkt.

Referenz:

Kriehuber, Eva, , Florian Boch & Nerdel, Claudia (2018). Experimentieren als zentraler Aspekt in der Chemielehrerbildung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 860). Universität Regensburg

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Desiderate bei der manuellen Ausführung von Experimenten

Haag, Guido, Scheid, Jochen, Löffler, Patrick & Kauertz, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Experimente sind als Beispiele von Scientific Inquiry und NOS wesentlich. Viele Studien zeigen jedoch, dass der Wissenszuwachs hinter den Erwartungen zurückbleibt. Als mögliche Gründe werden der Mangel an fachlichem Vorwissen, Konzepten und kognitiver Aktivierung, das kochbuchartige Abarbeiten etc. angenommen. In diesen Kontexten wird oft die experimentelle Handlungskompetenz als wesentlicher Faktor für den Lernerfolg gesehen. Welchen Einfluss die Qualität der handwerklichen Umsetzung hat, ist allerdings noch wenig untersucht, da sie nur hochinferent zu erfassen ist. In einer Vorstudie wurden Studierende beim Experimentieren fachlich so betreut, dass möglichst nur die konkrete Durchführung der Thermodynamikexperimente Einfluss auf das Messergebnis hatte. Wir kategorisierten anhand einer Videographie Handlungen, die potentiell die Messunsicherheit vergrößern. Es werden Unsicherheiten, die durch die Variablenkontrolle, die Nutzung der Messgeräte und Auswahl der Massen- und Temperaturverhältnisse entstehen kategorisiert. Ergebnisse der Vorstudie werden vorgestellt.

Referenz:

Haag, Guido, Scheid, Jochen, Löffler, Patrick & Kauertz, Alexander (2018). Desiderate bei der manuellen Ausführung 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. 864). Universität Regensburg

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Validierung eines Testinstruments zur Auswertekompetenz

Behrends, Laura, Muth, Laura & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Für die Ermittlung der Experimentierkompetenz scheinen schriftliche/computerbasierte (?) Test nicht geeignet (Schreiber 2012). Im Rahmen eines Projekts zur Variation der Auswertephase beim Experimentieren im Physikunterricht wird das Wissen über das Protokollieren experimenteller Befunde ebenfalls mittels eines schriftlichen Tests erhoben (Muth 2016). Es stellt sich daher die Frage, ob in diesem Teilbereich ein solcher Test die Kompetenz der Schülerinnen und Schüler messen kann. In einer begleitenden Arbeit galt es daher, die Validität eines bestehenden Testinstruments zu untersuchen. Für die Ermittlung der Kriteriumsvalidität wurden als Außenkriterium von den Schülerinnen und Schüler während des Experimentierens erstellte Protokolle herangezogen, die mit Hilfe einer quantitativen Inhaltsanalyse untersucht wurden. Anhand des Fragebogens wurden Kategorien gebildet, die sich in den Schülerprotokollen wiederfanden. Ziel war es, die Übereinstimmung aus Antworten des Fragebogens und Elementen der Protokolle zu finden und mittels eines Korrelationskoeffizienten auszudrücken. Durch diesen Vergleich konnte nicht nur eine Aussage über die Validität des gesamten Tests, sondern auch über die der einzelnen Kategorien getroffen werden. Zusätzlich wurde die Relevanz der einzelnen Aspekte der Auswertung aus Schülersicht erhoben und in Bezug zur Validität gesetzt. Diese Ergebnisse werden auf einem Poster vorgestellt

Referenz:

Behrends, Laura, Muth, Laura & Erb, Roger (2018). Validierung eines Testinstruments zur Auswertekompetenz. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 868). Universität Regensburg

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Wahrnehmung von Unterrichtserklärungen im Fach Chemie

Elmer, Michael & Tepner, Oliver

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Gutes Erklären kann als zentrale Kompetenz von Lehrkräften erachtet werden. Es ist bislang jedoch kaum Gegenstand empirischer Forschung im Fach Chemie gewesen. In unserem Projekt wird erforscht, welche Aspekte bei der Wahrnehmung von Unterrichtserklärungen im Fach Chemie von Bedeutung sind.
In dieser Studie wird zunächst eine Konzeptualisierung des Begriffs „Erklären“ – im Sinne von Unterrichtserklärungen – vorgenommen. Ausgehend von diesem Konstrukt soll das Erklären anschließend in mehreren Teilfacetten, wie z. B. in Hinblick auf Adressatenbezug und sprachliche/sprecherische Aspekte, operationalisiert werden, sodass es möglich wird, die empfundene Qualität von Erklärungen im Chemieunterricht anhand eines fachspezifischen, geschlossenen Fragebogens zu messen. Insbesondere interessiert uns dabei, inwiefern sich diese Einschätzungen innerhalb und zwischen verschiedenen Statusgruppen (Schülerinnen und Schüler, Studierende, Lehrkräfte sowie Fachdidaktiker) unterscheiden.
Auf dem Poster werden das Untersuchungsdesign sowie der aktuelle Stand des Projekts präsentiert.

Referenz:

Elmer, Michael & Tepner, Oliver (2018). Wahrnehmung von Unterrichtserklärungen im Fach Chemie. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 872). Universität Regensburg

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Sprachbildung im Sachunterricht durch Förderung der Erklärkompetenz

Krupinski, Jennifer, Rau-Patschke, Sarah & Rumann, Stefan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Ein wesentlicher Bestandteil im naturwissenschaftlichen Sachunterricht (nw SU) ist das bildungssprachliche Erklären, das medial mündlich wie schriftlich erfolgen kann. Ein Ergebnis der TIMSS Studie 2015 zeigt, dass Erklären auch am Ende der Grundschulzeit für viele SchülerInnen eine große Herausforderung darstellt. Dies legt nahe, die Erklärkompetenz bereits in der Schuleingangsphase zu fördern. Das frühe Entwicklungsstadium der Schriftsprache berücksichtigend, soll der Fokus auf den Bereich der mündlichen Erklärung liegen. Eine Erklärung wird hier als interaktiver Prozess der Wissensvermittlung zwischen einem Erklärenden und einem Zuhörenden verstanden. Es ergibt sich die Frage, welche Methoden sich zur Förderung der mündlichen, bildungssprachlichen Erklärkompetenz eignen, die beide Akteure berücksichtigt. Dabei sollte die Förderung Techniken des Erklärens sowie des aktiven Zuhörens beinhalten. Diese Überlegungen sind Teil der geplanten Interventionsstudie im Prä-Post-Design, die einen praxisnahen Beitrag zur unterrichtsintegrierten Sprachbildung in der nw SU-Didaktik leisten soll.

Referenz:

Krupinski, Jennifer, Rau-Patschke, Sarah & Rumann, Stefan (2018). Sprachbildung im Sachunterricht durch Förderung der Erklärkompetenz . In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 876). Universität Regensburg

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Wahrnehmung physikalischer Unterrichtserklärungen

Heinze, Jana & Rincke, Karsten

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Das Wissen über Erklären ist eine der zentralen „Kompetenzfacetten des Professionswissens von Lehrkräften“ (Shulman 1986). Auch die Befragung von SchülerInnen bezüglich der Eigenschaften guter Lehrkräfte liefert Antworten wie beispielsweise „Ein guter Lehrer erklärt gut“ (Merzyn 2015).
Im Projekt FALKE (Fachspezifische Lehrerkompetenz im Erklären) wird daher die Wahrnehmung der Qualität von mündlichen Unterrichtserklärungen in den vier Statusgruppen des Bildungssystems (SchülerInnen, Lehrkräfte, Studierende, FachdidaktikerInnen) untersucht. Hierfür werden gezielt unterrichtsnahe Erklär-Videos erstellt, in denen im Fachbereich Physik vor allem Aspekte der (Fach-)Sprache variiert werden. Mit Hilfe dieser Videovignetten soll geklärt werden, inwiefern sich die Wahrnehmung der Qualität innerhalb der Statusgruppen unterscheidet. Zudem soll geklärt werden, welche Kriterien guter Erklärungen für die Wahrnehmung der Qualität besonders relevant sind.

Referenz:

Heinze, Jana & Rincke, Karsten (2018). Wahrnehmung physikalischer Unterrichtserklärungen. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 880). Universität Regensburg

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Mathematisches Modellieren in der Physikalischen Chemie

Komor, Ines, Vorst, Helena van & Sumfleth, Elke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Mathematisches Modellieren, beschrieben durch den mathematischen Modellierungskreislauf (Schmidt & Di Fuccia, 2012), spielt beim Lösen chemischer Problemstellungen eine wichtige Rolle. Wesentliche Schritte des Kreislaufs sind das Erfassen des chemischen Problems, die Mathematisierung dieses Problems sowie die Rückinterpretation des mathematisch ermittelten Resultats. Für die Allgemeine Chemie wurde gezeigt, dass Studierende Schwierigkeiten bei der Mathematisierung des Problems haben. Im Rahmen einer Interviewstudie sollen die schwierigkeitserzeugenden Schritte des Modellierungskreislaufs detailliert am Beispiel der Physikalischen Chemie analysiert werden. Dazu wurden drei Aufgaben entwickelt, die als Interviewleitfaden dienen und während der Interviews mithilfe der Methode „Lautes Denken“ von Studierenden der Vorlesung zur Physikalischen Chemie gelöst werden. Die Ergebnisse der Studie sollen für die Entwicklung eines Messinstruments zur Erfassung der mathematischen Modellierungskompetenz sowie eines Förderprogramms für die Physikalische Chemie genutzt werden.

Referenz:

Komor, Ines, Vorst, Helena van & Sumfleth, Elke (2018). Mathematisches Modellieren in der Physikalischen Chemie. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 820). Universität Regensburg

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Reflexion von Physikunterricht: Ein Performanztest

Kempin, Maren, Kulgemeyer, Christoph & Schecker, Horst

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Für Physiklehrkräfte stellt die Reflexion von Unterricht eine Standardsituation ihrer Berufspraxis dar. Unterrichtsreflexion spielt bereits im Lehramtsstudium eine Rolle: In Praktika reflektieren Studierende ihren eigenen Unterricht und den von Mentoren/Mentorinnen sowie von Mitpraktikanten/Mitpraktikantinnen. In einem Teilprojekt von ProfiLe-P+ wird ein standardisiertes, videobasiertes Szenario entwickelt und erprobt, mit dem die Reflexionsfähigkeit der Physiklehramtsstudierenden erfasst werden soll. Dabei wird eine Situation kollegialer Beratung zu erteiltem Unterricht simuliert und dadurch Nähe zu einer authentischen beruflichen Handlungssituation erzeugt. Damit sollen (a) der Einfluss des Professionswissens (Fachwissen und fachdidaktisches Wissen) auf die Qualität der Reflexionsperformanz und (b) die Änderungen der Reflexionsperformanz nach einem Praxissemester untersucht werden. Die Reflexionsqualität wird auf Grundlage eines Modells zur Selbst- und Fremdreflexion von Physikunterricht bewertet. Vorgestellt werden das Testinstrument und Ergebnisse aus dessen Pilotierung.

Referenz:

Kempin, Maren, Kulgemeyer, Christoph & Schecker, Horst (2018). Reflexion von Physikunterricht: Ein Performanztest. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 884). Universität Regensburg

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Entwicklung und Evaluation eines Lehr-Zyklotrons

Bechstein, Stefan, Riese, Josef & Stahl, Achim

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Mit dem Bau von Schülerlabor-, Sek.II- und Hochschul-Versuchen zur Physik der Teilchenbeschleuniger und der Entwicklung von Modellen sowie Unterrichtseinheiten wird eine Lücke im Curriculum geschlossen. Kern ist die Entwicklung eines Zyklotrons zum Experimentieren in Schülerlaboren und Schulen. Bis dato wird es lediglich mithilfe von bildlichen Darstellungen oder Computersimulationen vermittelt. Dies wird der Bedeutung von Zyklotronen kaum gerecht, wenn man den enormen Nutzen für die Medizin sowie die Forschung allgemein bedenkt. Die Kooperationsstruktur, bestehend aus dem Institut für experimentelle Teilchen- und Astroteilchenphysik der RWTH Aachen und dem Institut für Didaktik der Physik und Technik an der RWTH, ermöglicht umfassende Forschungen sowohl beim Quellen-Design, der Vakuumtechnik oder den Analyse-Möglichkeiten, als auch bei Konstruktion von Unterricht oder empirischen Untersuchungen. Auf dem Poster werden die Gliederung der Sachstruktur, zahlreiche bauliche Lösungen und erste Beispiele für Lerngelegenheiten zu sehen sein.

Referenz:

Bechstein, Stefan, Riese, Josef & Stahl, Achim (2018). Entwicklung und Evaluation eines Lehr-Zyklotrons. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 824). Universität Regensburg

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