Kategorie: TB2018

Lernaufgaben in Chemie – Ein Blick auf Cognitive Load und Interesse

Schüßler, Katrin, Komor, Ines, Habig, Sebastian & Sumfleth, Elke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Um dem Problem des geringen Interesses deutscher Lernender am naturwissenschaftlichen Unterricht (Reiss et al., 2016) entgegenzuwirken, werden bspw. Kontextualisierung ((Bennett, 2016; Nentwig et al., 2007) oder die Einbettung in Coverstories (Schüßler, 2017) genutzt. Diese zusätzlichen Informationen sind allerdings, aus dem Blickwinkel der Cognitive Load Theory (bspw. Paas & Sweller, 2014), für den eigentlichen Lernprozess irrelevant (vgl. Mayer, 2009). Ein Vergleich von Kontextualisierung und Einbettung in eine Coverstory mit Blick auf situationales Interesse und kognitive Belastung der Lernenden steht bisher aus. Im Rahmen einer aktuellen Studie wurde daher untersucht, wie Lernende 1) einen Text, der lediglich relevante Fachinformationen präsentiert, im Vergleich zu einem Text, der diese Fachinformationen 2) kontextualisiert oder 3) im Rahmen einer Coverstory präsentiert und 4) einem Text, der beide Ansätze (Kontext und Coverstory) kombiniert, bewerten. Erste Ergebnisse zeigen, dass die Einbettung von Fachinhalten zu einer Steigerung des situationalen Interesses führt.

Referenz:

Schüßler, Katrin, Komor, Ines, Habig, Sebastian & Sumfleth, Elke (2018). Lernaufgaben in Chemie – Ein Blick auf Cognitive Load und Interesse. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 696). Universität Regensburg

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Cognitive Load beim Lösen authentischer Probleme

Jaeger, Dennis , Franz, Torsten & Müller, Rainer

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In einer Vorstudie mit 170 Schülerinnen und Schüler in den Klassenstufen sieben bis zehn untersuchten wir im Themengebiet Mechanik Einflussfaktoren auf die Leistung im Problemlöseprozess. Ein besonderer Schwerpunkt bildete hierbei die Untersuchung des Spannungsfeldes Cognitive Load – authentischer Kontext (Kuhn et al., 2010) und Cognitive Load als möglicher Einflussfaktor und Mediator.

Dazu werden im Rahmen einer Parallelisierung sowohl klassenspezifische als auch 15 personenbezogene Variablen kontrolliert und vier Gruppen, die sich in der Authentizität und Lesbarkeit ihrer Materialien unterscheiden, gebildet. Ziel dieser Vorstudie ist es, verwendete Messinstrumente zu validieren und Hinweise auf Tendenzen bzgl. der zentralen Fragestellungen zu generieren. Es werden die vielversprechenden Ergebnisse dieser Vorstudie präsentiert.

Referenz:

Jaeger, Dennis , Franz, Torsten & Müller, Rainer (2018). Cognitive Load beim Lösen authentischer Probleme. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 700). Universität Regensburg

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Konkrete und abstrakte Repräsentationen im Chemieunterricht

Akman , Perihan & Fechner, Sabine

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Für das Erklären chemischer Phänomene aus dem nichtsichtbaren Bereich sind externe Repräsentationen (ER) unerlässlich. In der Chemie existiert eine Vielzahl an Darstellungsformen mit unterschiedlichem Abstraktionsgrad, um Phänomene zu visualisieren. Bisherige Studien zeigen, dass Lernende Defizite bezüglich des Umgangs mit unterschiedlichen ER aufweisen, was Auswirkungen auf den Fachwissenserwerb nehmen kann. Mit der vorliegenden Studie wird das Ziel verfolgt, den Einfluss abstrakter und konkreter ER auf den Wissenserwerb festzustellen.

Zunächst wurden anhand einer Schulbuchanalyse die gängigen Repräsentationen zur Säure-Base-Reaktion in der Oberstufe ermittelt. In einer folgenden Studie wird mithilfe theoretisch fundierter Indikatoren ermittelt, welche dieser Repräsentationen Lernende als eher konkret oder abstrakt einstufen. Diese Einschätzung wird mit dem Konzeptwissen zur Säure-Base-Reaktion in Zusammenhang gebracht, das mithilfe eines Multi-Matrix-Designs zum einen auf der Basis von Repräsen-tationsformen und zum anderen ausschließlich verbal abgefragt wird.

Referenz:

Akman , Perihan & Fechner, Sabine (2018). Konkrete und abstrakte Repräsentationen 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. 704). Universität Regensburg

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Analyse und Klassifikation technischer Repräsentationen in Lehrbüchern

Erlebach, Ralf & Frank, Carolin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Trotz der prinzipiell unterstützenden Funktion grafischer Repräsentationen in Lehrtexten scheinen Lerner häufig nicht in der Lage, die durch diese gegebenen Möglichkeiten zur Integration von Text- und Bildinformationen sowie ihrem Vorwissen auszuschöpfen. Sowohl die Anschlussfähigkeit des Vorwissens, symbolisches Wissen um die entsprechenden Konventionen als auch metakognitiv-strategisches Wissen um die aktive Bearbeitung der grafischen Repräsentationen können dabei als Ursache angenommen werden. Dabei stellt sich die Frage, inwiefern diese Voraussetzungen im Lehrmaterial angebahnt werden.

Während qualitative Lehrbuchanalysen für den Elementarbereich bereits vorliegen, mangelt es an Befunden aus dem Bereich der höheren Bildung. Am Beispiel der technischen Berufsausbildung werden daher die Ergebnisse einer Lehrwerkanalyse vorgestellt, welche grafische Konventionen, dahinterliegende Konzepte und Strategien zur Kohärenzbildung untersucht. Ergebnis dieser Untersuchung ist eine generative Klassifizierung nach Bernsen (1994)technischer Repräsentationen.

Referenz:

Erlebach, Ralf & Frank, Carolin (2018). Analyse und Klassifikation technischer Repräsentationen in Lehrbüchern. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 708). Universität Regensburg

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Das Schulbuch im Berliner Chemieunterricht – eine Bestandsaufnahme

Streller, Sabine

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Rahmen des Moduls „Analyse von Chemieunterricht“ an der Freien Universität werden Lehramtsstudierende im Masterstudiengang an chemiedidaktische Forschungsarbeiten herangeführt. Neben der Erarbeitung theoretischer Grundlagen im Seminar entwickeln die Studierenden in Kleingruppen eigene Forschungsfragen und ein entsprechendes Untersuchungsdesign. Anschließend führen sie die geplante Untersuchung durch. Im WS 15/16 entschieden sich die Studierenden, eine Untersuchung zum Einsatz von Schulbüchern im Chemieunterricht arbeitsteilig durchzuführen. Begonnen wurde zunächst mit einer Bestandsaufnahme der Schulbücher, die für Schüler/-innen an Berliner Schulen verfügbar sind. Anschließend wurde ein Fragebogen für Schüler/-innen und Lehrer/-innen entwickelt, um einerseits die Häufigkeit des Schulbucheinsatzes im Unterricht und zu Hause näher zu bestimmen und um andererseits mehr über den Zweck des Schulbucheinsatzes zu erfahren. Insgesamt wurden 354 Schüler/-innen und 53 Lehrer/-innen befragt. In unserem Beitrag stellen wir Design und ausgewählte Ergebnisse der Untersuchung zur Diskussion.

Referenz:

Streller, Sabine (2018). Das Schulbuch im Berliner Chemieunterricht – eine Bestandsaufnahme. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 712). Universität Regensburg

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GAALOP als speziell-relativistischer Taschenrechner

Horn, Martin Erik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Die konzeptuelle Beschreibung der Speziellen Relativitätstheorie basiert auf einer pseudo-Euklidischen Raumzeit, die mathematisch mit Hilfe der Clifford-Algebra modelliert werden kann. Die Berechnung relativistischer Größen ist deshalb im Kontext der Clifford-Algebra weit einfacher als unter ausschließlicher Nutzung reeller Zahlen.

Für die rechnerische Lösung von Aufgaben zur Speziellen Relativitätstheorie in schulischen und hochschulischen Unterrichtssituationen stehen uns derzeit allerdings nur Taschenrechner zur Verfügung, die keine Berechnungen auf Grundlage der Clifford-Algebra zulassen.

Es ist deshalb sinnvoll, für Übungsphasen nach einem Taschenrechner-Ersatz für speziell-relativistische Rechnungen zu suchen. Das Programm-Tool GAALOP (Geometric Algebra Algorithms Optimizer) bietet eine solche, leicht zugängliche Taschenrechner-Alternative. Im Beitrag wird anhand einfacher Aufgaben gezeigt, wie GAALOP als ein solcher Taschenrechner-Ersatz eingesetzt und bei der rechnerischen Lösung von Aufgaben zur Speziellen Relativitätstheorie genutzt werden kann.

Referenz:

Horn, Martin Erik (2018). GAALOP als speziell-relativistischer Taschenrechner. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 716). Universität Regensburg

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Die Entwicklung des fachdidaktischen Wissens im Lehramtsstudium Physik

Joswig, Ann-Kathrin & Riese, Josef

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

In diesem Projekt soll die Entwicklung des fachdidaktischen Wissens bei Lehramtsstudierenden untersucht werden, die an einem Lehr-Lern-Seminar im Fach Physik teilnehmen. Die Studierenden haben dort die Gelegenheit, vor Beginn des Praxissemesters in einem komplexitätsreduzierten Rahmen eigenen Unterricht zu planen und mit Schülerinnen und Schülern durchzuführen. Der Einsatz von Lernzirkeln, die an der RWTH Aachen entwickelt und erprobt wurden, steht im Fokus der von den Studierenden zu planenden Unterrichtsstunden. Videographie und anschließende videobasierte Selbstreflexion sollen den Studierenden ermöglichen, ihre Fähigkeiten im Umgang mit Schülerinnen und Schülern allgemein sowie im Umgang mit themenspezifischen Schülervorstellungen zu trainieren. Die Entwicklung des fachdidaktischen Wissens im Verlauf des Seminars soll dabei einerseits mit Hilfe von fachdidaktischen Leistungstests und andererseits durch qualitative Interviews untersucht werden, um gezielt für das fachdidaktische Wissen lernförderliche Elemente identifizieren zu können.

Referenz:

Joswig, Ann-Kathrin & Riese, Josef (2018). Die Entwicklung des fachdidaktischen Wissens im Lehramtsstudium 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. 720). Universität Regensburg

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Vernetzung außerschulischer GINT-Lernorte

Richter, Chris, Sajons, Christin, Gorr, Claudia, Michelsen, Claus & Komorek, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Um Bildungsregionen weiterzuentwickeln, sind Vernetzungen zwischen außerschulischen Bildungsangeboten und schulischen Aktivitäten herzustellen. In einem Teilprojekt werden diese Vernetzungen und ihre Wirkungen auf Verstehensprozesse untersucht. Die Angebote verschiedener außerschulischer Anbieter werden exemplarisch aufeinander bezogen, und es wird die Wirkung auf Schüler/innen untersucht, inwieweit die Kombination von Angeboten und Zugängen in Ausstellungen, in Schülerlaboren und in der Schule selbst zu einem besseren Verstehen bestimmter komplexer Zusammenhänge führt. In einer Pilotstudie werden schulische Angebote mit denen von Nationalparkhäusern (Norderney, Dangast) und Schülerlaboren an der Universität Oldenburg verknüpft. Ergebnisse einer Fachtagung zur Vernetzung außerschulischer GINT-Lernorte werden vorgestellt.

Referenz:

Richter, Chris, Sajons, Christin, Gorr, Claudia, Michelsen, Claus & Komorek, Michael (2018). Vernetzung außerschulischer GINT-Lernorte. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 660). Universität Regensburg

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Förderung chemiedidaktischen Wissens mittels Video-Fallvignetten

Heeg, Julian & Schanze, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Der Beitrag stellt eine Studie zum Einsatz von Videovignetten im Rahmen des fallbasierten Lernens (Video-Fallvignetten) zur Förderung des fachdidaktischen Wissens (PCK) angehender Chemielehrkräfte vor. Der Themenbereich ist das chemische Gleichgewicht. PCK ist grundlegend und exklusiv für den Lehrberuf. Der Erwerb sollte bereits in der ersten Ausbildungsphase beginnen und nicht rein theoretisch erfolgen. Fallbasierten Lernens kann dazu beitragen Theorie-Praxis-Verknüpfungen zu fördern. Im Zentrum der Methode steht die Nutzung von komplexitätsreduzierten Videovignetten, die im Zuge eines Research-Based-Design-Prozess entstehen und auf die zentralen PCK-Elemente (Wissen um den Lerner, Wissen um Instruktionen) fokussieren. Sie zeigen Schüler, die sich mit dem chemischen Gleichgewicht auseinandersetzen und ihre Vorstellungen verbalisieren. Studierende arbeiten aufgabengeleitet in Kleingruppen mit den Video-Fallvignetten, orientiert an den drei Forschungsaufgaben der Didaktischen Rekonstruktion. Der Bearbeitungsprozess wird videografiert und qualitativ inhaltsanalytisch ausgewertet.

Referenz:

Heeg, Julian & Schanze, Sascha (2018). Förderung chemiedidaktischen Wissens mittels Video-Fallvignetten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 724). Universität Regensburg

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Prozesse und Bedingungen informellen Lernens

Janssen, Sönke & Friege, Gunnar

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Im Fokus stehen die Untersuchung von Prozessen und Bedingungen informellen Lernens an außerschulischen Lernorten (Schülerlabor und Museum der Region Hannover). Dazu ist im ersten Schritt ein Schülerlabor auf der Basis eines Rasters (Ch. Sajons) charakterisiert worden. Interviews mit leitendem und betreuendem Personal, sowie die Analysen der Aufgabenstellungen und Experimentiermaterialien dienten der präzisen, inhaltlichen Charakterisierung. Weiterhin wurde das Erleben und Verhalten von Schülerinnen und Schülern an einem Tag im Schülerlabor untersucht. Dazu wurden die Lernprozesse unter Nutzung von begleitenden Audioaufzeichnungen und Beobachtungen ausgewertet. Als Ergänzung dient hier noch ein Kurzfragebogen zur Erfassung von aufgabenspezifischen Emotionen.

Referenz:

Janssen, Sönke & Friege, Gunnar (2018). Prozesse und Bedingungen informellen Lernens. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 664). Universität Regensburg

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