Kategorie: TB2018

Materialnutzung bei der Planung von Physikunterricht – Ergebnisse einer Interviewstudie

Breuer, Judith, Vogelsang, Christoph & Reinhold, Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Bei der Planung von Physikunterricht spielen Materialien (curriculum materials) eine wichtige Rolle.

Bisherige Studien untersuchten primär die Bedeutung des Schulbuchs oder von Lehrplänen, während die Nutzung anderer Materialien (z. B. Internetquellen, Zeitschriften) weniger analysiert wurde. Zudem wurde bisher nur wenig betrachtet, wozu verschiedene Materialien in der Planung im Detail herangezogen werden. Ziel der vorliegenden Studie ist es daher, sich diesem Forschungsdesiderat explorativ zu nähern. Dazu wurden in einem Grounded Theory-Ansatz 17 Lehrkräfte verschiedener Ausbildungsstufen mithilfe leitfadengestützter Interviews befragt. Die Auswertung erfolgte mithilfe qualitativer Inhaltsanalyse. Dabei bestätigte sich die aus bisherigen Studien bekannte hohe Bedeutung des Schulbuchs, wobei allerdings andere Quellen wie das Internet ebenfalls wichtige Funktionen im Planungsprozess der Befragten erfüllen. Darüber hinaus konnten verschiedene Nutzungstypen bei der Planung von Unterricht identifiziert werden, die vermutlich stark durch den Ausbildungsstand beeinflusst werden.

Referenz:

Breuer, Judith, Vogelsang, Christoph & Reinhold, Peter (2018). Materialnutzung bei der Planung von Physikunterricht – Ergebnisse einer Interviewstudie. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 684). Universität Regensburg

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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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Alles nur Mathe? – Mathematik in den Aufgaben der PhysikOlympiade

Treiber, Eva, Neumann, Irene & Heinze, Aiso

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2017

Mathematik ist in der Physik unverzichtbar. Dies zeigt sich auch bei einem Blick auf die Aufgaben der PhysikOlympiade, einem Wettbewerb, der Schülerinnen und Schüler für Physik begeistern soll. Doch welche Mathematikkenntnisse genau werden für die PhysikOlympiade benötigt? Um diese Frage zu beantworten, wurden die Musterlösungen zu den Aufgaben der Jahrgänge 2013 bis 2016 analysiert. Die benötigte Mathematik lässt sich hinsichtlich ihres Vorkommens in den verschiedenen Jahren und über die verschiedenen Runden kategorisieren: Grundlegende Mathematikkenntnisse (z.B. Termumformungen) werden in jedem Jahr und jeder Runde benötigt. Vor allem höhere Auswahlrunden zeichnen sich durch gestiegene Anforderungen (wie Differentialrechnung oder komplexe Zahlen) aus, die jedoch nicht alle in jedem Jahr auftreten. Es zeigt sich außerdem, dass die Anforderungen teilweise über den Schulstoff hinausgehen. Auf dem Poster werden die Ergebnisse der Inhaltsanalyse vorgestellt sowie sich daraus ergebende Fragen diskutiert.

Referenz:

Treiber, Eva, Neumann, Irene & Heinze, Aiso (2018). Alles nur Mathe? – Mathematik in den Aufgaben der PhysikOlympiade. In: C. Maurer (Hrsg.), Qualitätsvoller Chemie- und Physikunterricht- normative und empirische Dimensionen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Regensburg 2017. (S. 592). Universität Regensburg

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