TB2018 – Seite 21

Empirische Befunde zur Lernförderlichkeit des Elektronengasmodells

Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Das Ziel des Elektronengasmodells besteht darin, den Lernenden eine anschauliche Vorstellung des Potenzial- und Spannungsbegriffs zu vermitteln, da sonst ein angemessenes Verständnis elektrischer Stromkreise nur schwer zu erreichen ist. Ein auf dem Elektronengasmodell basierendes Unterrichtskonzept wurde im Rahmen einer mit 790 Schülern durchgeführten Studie im Schuljahr 2015/16 im Frankfurter Raum empirisch evaluiert. Die Studie folgte einem Prätest-Posttest-Treatment-Kontrollgruppen-Design und verwendete als Testinstrument den zweistufigen Multiple-Choice-Test von Urban-Woldron, der auch eine Erhebung von typischen Fehlvorstellungen erlaubt. Die Ergebnisse der Studie sind äußerst vielversprechend: Die nach dem neuen Konzept unterrichteten Schüler entwickeln nicht nur ein deutlich besseres konzeptionelles Verständnis, sondern hatten verglichen mit ihren traditionell unterrichteten Mitschülern auch einen mehr als doppelt so hohen Lernzuwachs. Im Vortrag werden die mit Hilfe einer Mehrebenenanalyse ermittelten Ergebnisse u.a. zum Einfluss von Sachstruktur, Jahrgangsstufe und Lehrkraft im Einzelnen präsen

Referenz:

Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas (2018). Empirische Befunde zur Lernförderlichkeit des Elektronengasmodells. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 130). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Unterrichtsstrukturierung und Binnendifferenzierung durch Lernleitern

Vorst, Helena van

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Fokus der vorgestellten Untersuchung steht die Evaluation der Effektivität so genannter Lernleitern, die aufgrund ihres bausteinartigen Aufbaus eine Methode zur transparenten Strukturierung von Unterricht darstellen. Darüber hinaus wird die Lernleiter durch den systematischen Einbezug binnendifferenzierender Förderphasen der aktuellen bildungspolitischen Forderung nach einer stärkeren Differenzierung des Unterrichts gerecht. Die Materialentwicklung fand im Rahmen eines Schulentwicklungsprojektes in Zusammenarbeit mit Chemielehrkräften statt. Mithilfe eines Prä-Post-Kontrollgruppen-Designs wurde anschließend der Einfluss des Lernleitereinsatzes auf kognitive sowie affektive Schülervariablen im Fach Chemie am Beispiel des Themenfeldes Atombau untersucht. Zusätzlich ergänzen leitfadengestützte Schülerinterviews die quantitative Datenerhebung. Erste Ergebnisse zeigen einen positiven Effekt der Methodik hinsichtlich der Schülerleistung sowie des individuellen Fachinteressen an Chemie im Vergleich zu den Kontrollschulen.

Referenz:

Vorst, Helena van (2018). Unterrichtsstrukturierung und Binnendifferenzierung durch Lernleitern . In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 134). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Evaluation von Unterrichtsstrukturierung durch Lernleitern

Hauerstein, Marie-Therese & Vorst, Helena van

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Diese Studie betrachtet die Methode der Lernleiter, einer Strukturierungshilfe, die durch ihren sequenzierten Aufbau die Lerninhalte sowie den Unterrichtsgang strukturiert und zudem differenzierende Lernphasen enthält. Mithilfe eines 2×2-Designs soll untersucht werden, inwiefern die Kopplung von Strukturierung und Differenzierung zu positiven Effekten hinsichtlich affektiver und kognitiver Schülerfaktoren führt. In der Pilotstudie wurde in einem Prä-Post-Kontrollgruppen-Design zunächst der Einfluss der Strukturierung untersucht. Die Interventionsgruppe wurde mit Lernmaterialien zum Thema Atombau unterrichtet. Die Unterrichtsgestaltung in der Kontrollgruppe erfolgte durch die Lehrkraft. Die Variable Differenzierung wurde in beiden Gruppen konstant gehalten, indem das differenzierende Material in beiden Gruppen eingesetzt wurde. Es zeigen sich keine signifikanten Gruppenunterschiede, sodass angenommen werden kann, dass positive Effekte der Gesamtuntersuchung (s. Abstract van Vorst) auf die Differenzierung zurückzuführen sind. Dies soll in der nachfolgenden Hauptstudie überprüft werden.

Referenz:

Hauerstein, Marie-Therese & Vorst, Helena van (2018). Evaluation von Unterrichtsstrukturierung durch Lernleitern. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 138). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Learning Progression – Erwerb von fachlichen Kompetenzen in Chemie

Celik, Kübra Nur & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Eine im Rahmen des Projekts in Zusammenarbeit mit Lehrkräften erstellte Learning Progression zu den Basiskonzepten „Struktur der Materie“, „Chemische Reaktion“ und „Energie“ postuliert logische Abhängigkeiten zwischen Kernideen (Kompetenzerwartungen) und einen fachlich hierarchischen Aufbau dieser Ideen im Fach Chemie. Die angenommenen Abhängigkeiten zwischen den Kernideen und die Hierarchien sollen anhand statistischer Methoden wie die cross-lagged panel Analyse, dem McNemar Test und den Bayesschen Netzen überprüft werden. Geht man davon aus, dass zwischen zwei Kernideen A und B eine Abhängigkeit besteht, werden im Idealfall die Aufgaben zu A von allen B-Lösern richtig gelöst und im Extremfall falsch gelöst, sodass die Abhängigkeit zwischen den Kernideen bestätigt bzw. widerlegt wird. Die evaluierte LP kann so als Unterrichtsplanungshilfe und als Diagnoseinstrument für Lernerfolg eingesetzt werden, indem der Stand der Kompetenzentwicklung von Schülerinnen und Schüler berücksichtigt werden.

Referenz:

Celik, Kübra Nur & Walpuski, Maik (2018). Learning Progression – Erwerb von fachlichen Kompetenzen in 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. 142). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Warum Wolken nicht vom Himmel fallen Stoffdynamik – ein Lehrpfad

Warum Wolken nicht vom Himmel fallen
Stoffdynamik – ein Lehrpfad

Holst, Friedrich & Beeken, Marco

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Mit Hilfe eines Freihandexperimentes zur Gummielastizität soll aufgezeigt werden, welche Möglichkeiten der Interpretation die Gibbs-Helmholtz-Gleichung liefert. Dehnen wir ein Elastomer auf die doppelte Länge, muss nicht Arbeit W verrichtet werden, um die elastische Energie des Materials zu erhöhen, sondern um die Entropie S der Konformation zu erniedrigen. Die Dimension der ortsabhängigen Änderung der Gibbs-Enthalpie G ist die einer Kraft F. Im Falle eines gedehnten Elastomers wird Größe und Richtung der Rückstellkraft durch die Änderung der Entropie S bestimmt. Hier offenbart sich ein Prinzip der chemischen Thermodynamik: Die Ableitung des Antriebs chemischer Vorgänge (Chemisches Potenzial) nach dem Weg liefert genauso eine Kraft wie die Ableitung eines rein mechanischen Potenzials: Eine Kraft, die der Gewichtskraft einer Wolke entgegen gerichtet ist und diese am Himmel hält. Welchen Stellenwert das chemische Potenzial in einem Gleichgewichtskonzept mit Gibbs-Enthalpie G und Entropie S von Anfang an hat, wird abschließend vorgestellt.

Referenz:

Holst, Friedrich & Beeken, Marco (2018). Warum Wolken nicht vom Himmel fallen
Stoffdynamik – ein Lehrpfad
. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 146). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Reflexionskompetenz von Praxissemesterstudierenden im Fach Physik

Nowak, Anna, Liepertz, Sven & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Praxissemester sind eine grundlegende und neue Innovation in der deutschen Lehrerausbildung. Ihre Wirksamkeit wurde jedoch bisher hauptsächlich im Hinblick auf Selbstwirksamkeitserwartung untersucht. Bisher ist unbekannt inwiefern das Praxissemester Einfluss auf die Entwicklung der Reflexionskompetenz hat. Ziel der Studie ist die Beschreibung der Reflexionskompetenz zu Beginn und ihre Entwicklung im Laufe des Praxissemesters. Zudem werden die jeweils reflektierten Themen und ihre Veränderung analysiert. Im begleitenden Seminar ist Reflexion ein Rahmenthema, welches durch Übungsgelegenheiten zu Selbst- und Fremdreflexion gekennzeichnet ist. Die Reflexionskompetenz der Studierenden wird dabei durch eine Qualitative Inhaltsanalyse der schriftlichen Selbstreflexionen erfasst. Dafür wurde ein Modell, mit zugehörigem Kategoriensystem, zur Selbst- und Fremdreflexion von Physikunterricht entwickelt und validiert. Erste Ergebnisse von N=18 Studierenden zeigen eine Entwicklung von eher bildungswissenschaftlichen hin zu mehr fachdidaktischen Themen, sowie ein strukturierteres Vorgehen.

Referenz:

Nowak, Anna, Liepertz, Sven & Borowski, Andreas (2018). Reflexionskompetenz von Praxissemesterstudierenden im Fach 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. 150). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Kumulatives Lehren und Lernen der Mechanik in der Lehramtsausbildung

Starauschek, Erich, Rubitzko, Thomas & Laukenmann, Matthias

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Referendare erlernen für den Unterricht wesentliche Grundkonzepte der Physik vermutlich oft erst im Laufe ihres Referendariats (z.B. Borowski et al. 2011). Dies ist angesichts beschränkter zeitlicher Ressourcen nicht effizient. Um den Erwerb von physikalischen Grundkonzepten in der Lehramtsausbildung zu unterstützen, wurde im Rahmen der Qualitätsoffensive Lehrerbildung eine Vorlesung zur Mechanik mit Elementen des kumulativen Lernens entwickelt. Hierbei werden physikalische Grundkonzepte wie die Newtonschen Axiome und die Erhaltungssätze und deren Anwendung anhand von Aufgaben gezielt wiederholt. Unser Lehrkonzept sowie erste Einschätzungen des Lehrformates durch die Studierenden anhand der lernwirksamen Faktoren der Hochschullehre (Schneider & Preckel, 2017) werden im Vortag vorgestellt.

Referenz:

Starauschek, Erich, Rubitzko, Thomas & Laukenmann, Matthias (2018). Kumulatives Lehren und Lernen der Mechanik in der Lehramtsausbildung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 154). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Unterrichtsqualität in den Naturwissenschaften – die Suche nach dem Heiligen Gral

Neumann, Knut

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Guter Unterricht ist Unterricht in dem die Schülerinnen und Schüler etwas lernen. Soweit so gut. Aber wie muss solcher Unterricht in den Naturwissenschaften gestaltet sein? Sicher hat die empirische naturwissenschaftsdidaktische Forschung in den letzten Jahrzehnten wichtige Merkmale guten Unterrichts identifizieren können – darunter beispielsweise Schülerexperimente. Dabei hat sich jedoch auch gezeigt, dass diese Merkmale zwar einen Einfluss auf Schülerleistung haben, die Formel aber nicht lauten kann: Je mehr Schülerexperimente desto besser die Schülerleistung. Auch die Zusammenfassung von Merkmalen in (Basis-) dimensionen der Unterrichtsqualität beantwortet die Frage, wie guter Unterricht zu gestalten ist, nicht. Der Vortrag fasst die wesentlichen Erkenntnisse aus der Forschung zur Unterrichtsqualität zusammen, zeigt auf, warum die Frage nach der Gestaltung guten Unterrichts immer noch weitgehend unbeantwortet ist, und entwickelt daraus ein Plädoyer für die Entwicklung von Konzepten guten Unterrichts in den Naturwissenschaften.

Referenz:

Neumann, Knut (2018). Unterrichtsqualität in den Naturwissenschaften – die Suche nach dem Heiligen Gral . In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 5). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Messung von Kompetenzen im Umgang mit Messunsicherheiten

Schulz, Johannes & Priemer, Burkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die Beurteilung der Qualität von Messungen ist essentiell in Naturwissenschaft und Technik. Hierfür wurden z. B. Standards zur Erfassung von Messunsicherheiten wie dem GUM entwickelt. Über die Fachdomänen hinaus ist die Behandlung von Messunsicherheiten aber auch in der Lehre bedeutsam, denn auch hier werden Folgerungen aus empirischer Evidenz gezogen. Um in diesem Bereich Kompetenzen von Schülerinnen und Schüler valide und reliabel zu erfassen, bedarf es eines geeigneten Messinstrumentes. Für die Entwicklung eines solchen Testinstrumentes wurden Konzepte eines validierten Sachstrukturmodells zum Themas Messunsicherheiten (Hellwig, 2013 und Hellwig & Priemer, 2012) durch einen Test operationalisiert und auf Basis der Item Response Theorie erfassbar gemacht. In diesem Vortrag werden die Ergebnisse von empirischen Erhebungen mit Schülerinnen und Schülern bzw. Studierenden für verschiedene Teilbereiche des Modells vorgestellt.

Referenz:

Schulz, Johannes & Priemer, Burkhard (2018). Messung von Kompetenzen im Umgang mit Messunsicherheiten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 95). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Process Oriented Guided Inquiry Learning: Empirical evidence from student outcomes addressing the quality of instruction in chemistry

Treagust, David

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Many research studies have investigated the nature and effectiveness of the quality of instruction for enhancing student achievement. A pedagogy directly addressing quality of instruction is Process Oriented Guided Inquiry Learning – POGIL – which refers to an instructional approach that uses group roles and highly structured activities in an instructor-facilitated non-lecture environment. Students master the content and develop essential process skills such as critical thinking, problem solving and communication. With assigned roles, three to four students work as small groups in large lecture theatres or workshops/tutorials where the instructors help them to actively discuss and explore the concepts from learning materials based on a learning cycle paradigm. Originally used in classes for first year undergraduate non-major chemistry students, POGIL has gained familiarity across other disciplines as an alternative pedagogical approach to traditional teaching and as a domain for scholarly activity. There are now many published POGIL-based studies, the majority in chemistry. In this talk, I will present a broad picture of the available research findings from POGIL studies in chemistry and describe results from a recent series of POGIL studies in chemistry in Perth, Australia and Doha, Qatar funded by the Qatar National Research Foundation.

Referenz:

Treagust, David (2018). Process Oriented Guided Inquiry Learning: Empirical evidence from student outcomes addressing the quality of instruction in chemistry. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 19). Universität Regensburg

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen