Kategorie: TB2018

OLEDs – Auf dem Weg zur Implementation eines innovativen Themas im Chemieunterricht

Dörschelln, Jennifer & Banerji, Amitabh

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Um die Qualität von Chemieunterricht zu sichern und zu steigern ist es unter anderem notwendig, inhaltliche Neuerungen und Fragestellungen unserer technischen Zivilisation zu erschließen und für Schüler didaktisch aufzubereiten. Organische Leuchtdioden (OLEDs) sind eine chemisch-technische Neuerung unserer Zeit, die aktuell bereits in Displays zum Einsatz kommt und in Zukunft vermutlich viele weitere Anwendungen unseres Alltags bestimmen wird. OLEDs basieren auf organischen Halbleitern, die durch ihr konjugiertes Doppelbindungssystem in der Lage sind Strom zu leiten und Licht zu emittieren. Zu OLEDs wurden bereits Experimente und Materialien im Rahmen des Schülerlabors der Universität zu Köln konzeptionell entwickelt und evaluiert. Vorgestellt wird die Untersuchung des OLED-Konzepts im regulären Chemieunterricht. Die Evaluation erfolgte aus Lehrerperspektive anhand von Fragebogendaten, Interviews und Unterrichtsbeobachtungen. Diese Daten zeigen auf, wo sich das Konzept im System Schule einbetten lässt, wie Praktiker es konkret umsetzen und wie sie dessen Durchführung bewerten.

Referenz:

Dörschelln, Jennifer & Banerji, Amitabh (2018). OLEDs – Auf dem Weg zur Implementation eines innovativen Themas 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. 688). Universität Regensburg

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Aufgabenbasierte Videotutorials: Digitale Lehr-/Lernwerkzeuge in der schulischen und universitären Chemieausbildung

Roggenkämper, Dennis, Milsch, Nele & Waitz, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Aufgabenbasierte Videotutorials sind ein neues, in der Literatur bislang noch nicht beschriebenes Lehr- und Lernmedium zur Vermittlung und Vertiefung von Fachkenntnissen der Chemie. Die Kernidee aufgabenbasierter Videotutorials ist eine Verknüpfung konkreter Aufgaben- und Problemstellungen, deren Lösungen in kurzen Videotutorials erläutert werden. Die Lösungswege werden kleinschrittig erklärt und begründet, sodass diese von Lernenden mit den unterschiedlichsten Prädispositionen genutzt werden können. Die aufgabenbasierten Videotutorials können somit unabhängig vom Vorwissen der Lernenden verschiedene Funktionen einnehmen wie: (1) Wiederholung grundlegender Fachkompetenzen (2) Kontrolle der Ergebnisse (3) Kennenlernen alternativer Lösungswege (4) Unterstützung beim Erwerb und der Vertiefung eigendiagnostischer Kompetenzen und damit (5) Unterstützung des selbstgesteuerten Lernens. Darüber hinaus werden mit den Videotutorials auch Möglichkeiten zur Individualisierung von Lehr-/Lernprozessen geboten.

Referenz:

Roggenkämper, Dennis, Milsch, Nele & Waitz, Thomas (2018). Aufgabenbasierte Videotutorials: Digitale Lehr-/Lernwerkzeuge in der schulischen und universitären Chemieausbildung. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 692). Universität Regensburg

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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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Erfassung physikalischer Problemlösefähigkeiten

Wulff, Peter, Petersen, Stefan & Neumann, Knut

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Physikalisches Problemlösen rangiert stets als eines der obersten Ziele für die Ausbildung zukünftiger Physikerinnen und Physiker. Enrichmentmaßnahmen wie die PhysikOlympiade zielen auf die implizite Vermittlung physikalischen Problemlösens durch komplexe physikalische Probleme, die die Schülerinnen und Schüler in Hausarbeit oder Seminaren lösen. Einer Frage, der wir im Projekt WinnerS nachgehen, ist die, inwieweit physikalische Problemlösefähigkeiten Erfolg im Wettbewerb der PhysikOlympiade vorhersagen können und inwieweit physikalisches Problemlösen im Verlauf des Wettbewerbs trainiert wird. Dazu erfassen wir sowohl Komponenten deklarativen Wissens (bspw. Wissen um physikalische Gesetzmäßigkeiten) als auch Komponenten prozedualen Wissens (bspw. Problemlösestrategien) von physikalischem Problemlösen. Im Poster wird die Entwicklung des Messinstrumentes mitsamt den Daten aus der Pilotierung vorgestellt. Die Entwicklung eines Gesamttest für Problemlösefähigkeiten wird skizziert.

Referenz:

Wulff, Peter, Petersen, Stefan & Neumann, Knut (2018). Erfassung physikalischer Problemlösefähigkeiten. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 596). Universität Regensburg

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