Kategorie: TB2020

Entwicklung einer Fortbildung zur Veränderung des
Wissenschaftsverständnisses

Pfläging, Marisa, Richter, Dirk & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Zur Natur der Naturwissenschaften sind auch bei Lehrpersonen teilweise nicht zutreffende Vorstellungen verankert, die auch das Wissenschaftsverständnis betreffen. Bei der Veränderung solcher Vorstellungen werden bestehende Wissensstrukturen entweder umstrukturiert oder weiterentwickelt. Bislang gibt es wenig Forschung darüber, wie sich ein solcher Conceptual Change in speziellen Themenbereichen am besten fördern lässt. Nach Oser und Baeriswyl lässt sich eine Umstrukturierung von Wissen mit dem Basismodell „Entwicklung als Ziel von Bildung“ und eine Weiterentwicklung von Wissensstrukturen mit dem Basismodell „Konzeptbildung“ realisieren. Ziel dieser Studie ist die Untersuchung des Einflusses der Basismodellwahl, in einer Fortbildungsreihe zur Betreuung von Forschungsarbeiten von Schülerinnen und Schülern, auf die Veränderung des Wissenschaftsverständnisses von Lehrkräften. Zur Untersuchung wird eine experimentelle Feldstudie mit N = 80 Lehrpersonen durchgeführt. Im Rahmen des Posters wird das Design und die Fortbildungskonzeption in Abhängigkeit des Basismodells dargestellt.

Referenz:

Pfläging, Marisa, Richter, Dirk & Borowski, Andreas (2020). Entwicklung einer Fortbildung zur Veränderung des
Wissenschaftsverständnisses. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1059). Universität Duisburg-Essen

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Verstehen von chemischen Problemen
„SIMBA“ – Studie: Charakterisierung situativer mentaler Modellbildung in
der Chemie

Nave, Katharina & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Verständnis einer wissenschaftlichen Problemstellung wird maßgeblich von dem mentalen Modell beeinflusst, welches in einer Problemsituation gebildet wird. Aufgrund theoretischer Vorarbeiten (Lesh, Hoover, Hole, Kelly, & Post, 2000; Rost & Tiemann, 2017) wird davon ausgegangen, dass ein solches mentales Modell anhand von grundlegenden Merkmalen beschrieben werden kann. Ziel des Promotionsprojektes ist es, diese Merkmale der Modellbildung bei dynamischen Vorgängen näher zu untersuchen.

Das Poster präsentiert erste Ergebnisse einer Teilstudie, in der Studierenden (N=30) des Monochemie- und des Lehramtstudienganges Videosequenzen gezeigt werden, welche die Verläufe von chemischen Phänomenen präsentieren. Die Proband_innen schreiben anschließend fiktive Blog-Einträge zur Erklärung der Phänomene, die durch eine qualitative Inhaltsanalyse ausgewertet werden.

Referenz:

Nave, Katharina & Tiemann, Rüdiger (2020). Verstehen von chemischen Problemen
„SIMBA“ – Studie: Charakterisierung situativer mentaler Modellbildung in
der Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1063). Universität Duisburg-Essen

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Diagnose schwierigkeitserzeugender Merkmale
anhand physikalischer Problemstellungen

Freese, Mareike & Winkelmann, Jan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Physik zählt zu den unbeliebtesten Schulfächern, was in der Vergangenheit ausführlich untersucht wurde. Viele Schülerinnen und Schüler empfinden Physik als schwierig. Die Schwierigkeit wird mutmaßlich durch wesentliche Merkmale bestimmt, z. B. Experimentieren, Modelldenken, Mathematisierung, Umgang mit unterschiedlichen Darstellungsformen oder die wissenschaftliche Fachsprache. Diese vermuteten Schwierigkeiten sind jedoch empirisch noch wenig belegt. Der Beitrag untersucht, welche Merkmale den Lernenden die Lösung eines physikalischen Problems erschweren, wie sie dessen Schwierigkeitsgrad wahrnehmen und ob sie ein bestimmtes schwierigkeitserzeugendes Merkmal artikulieren können, um gezielt Unterstützung anzufordern. Im Rahmen einer qualitativen Fallstudie (n = 9) wurden Lernende der E-Phase mit physikalischen Problemen zum inhaltlichen Thema „freier Fall“ konfrontiert, die bestimmte Schwierigkeiten enthielten. Mithilfe der Methoden des lauten Denkens und eines Reflexionsinterviews wurde von uns versucht, die vermuteten schwierigkeitserzeugenden Merkmale zu identifizieren.

Referenz:

Freese, Mareike & Winkelmann, Jan (2020). Diagnose schwierigkeitserzeugender Merkmale
anhand physikalischer Problemstellungen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1067). Universität Duisburg-Essen

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SchriFT II: DESCRIBING, EXPLAINING AND JUSTIFYING:
HOW TO SUPPORT WRITING LAB REPORTS IN PHYSICS CLASSES

Timmerman, Philip & Krabbe, Heiko

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Nach Schmölzer-Eibinger et al. (2017) können nicht alle Schülerinnen und Schüler (SuS) von Anfang an etwas beschreiben, erklären oder begründen – dies sollte auch im (Fach-)Unterricht entwickelt werden.

Versuchsprotokolle erfordern diverse sprachlich-kognitive Handlungen wie das BESCHREIBEN, ERKLÄREN und BEGRÜNDEN, die separat als Textprozeduren geübt werden können (Feilke, 2014).

In einer Intervention in zehn 8. Klassen an NRW-Gesamtschulen wird untersucht, inwieweit SuS das Schreiben von Versuchsprotokollen im Physikunterricht sprachlich, funktional und technisch erwerben, indem sie differenzierte Textprozeduren mithilfe des “Genre-Cycles” (Rose & Martin, 2012) bzw. “Teaching and Learning-Cycles” (Hyland, 2007) in Einheiten von je 270 Minuten zu den Themen elektrische Ladung, Stromstärke und Spannung üben.

Unterschieden werden zwei Interventionsgruppen. Eine Gruppe konzentriert sich auf die spezifischen Handlungsmuster, die andere auf die sprachlichen Ausdrucksmittel der sprachlich-kognitiven Handlungen.

Das Poster präsentiert die Intervention umfassend und zeigt erste Ergebnisse auf.

Referenz:

Timmerman, Philip & Krabbe, Heiko (2020). SchriFT II: DESCRIBING, EXPLAINING AND JUSTIFYING:
HOW TO SUPPORT WRITING LAB REPORTS IN PHYSICS CLASSES. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1071). Universität Duisburg-Essen

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Zwei(t)sprachiges Lernen im bilingualen Chemieunterricht:
Entwicklung von Testinstrumenten zur Erfassung des Konzeptverständnisses

Schneider, Charlotte & Metzger, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Erstsprache im bilingualen Unterricht wurde bisher nur sehr wenig erforscht und praktisch noch nicht in Zusammenhang mit der Leistungsentwicklung gebracht (Dallinger, 2015). Deshalb wird in einem Dissertationsprojekt der Frage nachgegangen, welchen Einfluss die planvolle Verwendung der Erstsprache Deutsch (L1) beim englischsprachigen (L2) Chemielernen auf die Entwicklung des Konzeptverständnisses hat. Die wenigen Studien, die sich explizit mit der Rolle der Erstsprache im Zusammenhang mit Leistung beschäftigen (Clark et al. 2012; Dallinger, 2015), zeigen tendenziell, dass Lernende unter L2 + L1-Bedingungen einen höheren Leistungszuwachs erreichen als Lernende in L2only-Bedingungen. Das legt eine Gebundenheit des Wissens an Sprache nahe (Kempert et al. 2018) sowie die schlechtere Integration neuen Wissens in bestehende Wissensstrukturen. Auf dem Poster werden das Design der Studie (2 x 2-Design mit materialgestützter Intervention und pre-, post- & follow up-Test), die Materialien für die Intervention sowie die Erhebungsinstrumente vorgestellt.

Referenz:

Schneider, Charlotte & Metzger, Susanne (2020). Zwei(t)sprachiges Lernen im bilingualen Chemieunterricht:
Entwicklung von Testinstrumenten zur Erfassung des Konzeptverständnisses. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1075). Universität Duisburg-Essen

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Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik

Teichrew, Albert & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Modellieren von Phänomenen oder Simulieren komplexer Systeme ist aus Wissenschaft und Technik nicht mehr wegzudenken. Mit der Geometrie-Software GeoGebra erstellte dynamische Modelle eignen sich zum virtuellen Experimentieren und tragen zur Hypothesenbildung bei. Reale Experimente stellen zwar die reinste Form der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit Naturphänomenen dar, sie können jedoch mit digitalen Inhalten erweitert werden. Diese werden über das Kamerabild so eingeblendet, als ob sie sich tatsächlich im Raum befinden würden. Die virtuellen Bestandteile erweitern die realen Strukturen dort, wo nicht beobachtbare Elemente zum Verständnis des Experiments beitragen und den Vergleich von Modell und Realität erleichtern. In einem von der Joachim Herz Stiftung geförderten Lehrvorhaben wird in einem Praktikum zur Optik für Lehramtsstudierende eine digitale Lernumgebung zur Vorbereitung eingesetzt und ein AR-Experiment durchgeführt. Im Rahmen einer explorativen Studie wurde mithilfe von Bildschirmaufnahmen untersucht, wie das Lernen mit AR-Experimenten verläuft.

Referenz:

Teichrew, Albert & Erb, Roger (2020). Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 987). Universität Duisburg-Essen

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Vergleich von Zugängen zur Mechanik in der Sekundarstufe I

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Forschung zeigt, dass SchülerInnen nach dem Mechanikunterricht der Sek. I über kein angemessenes physikalisches Verständnis verfügen und weiterhin Fehlvorstellung aufweisen (Schecker et al., 2018).

Eine quantitative Vergleichsstudie soll die Bedeutung von Sachstruktur und Lernprozessorientierung für die Qualität des Mechanikunterrichts in der Sek. I untersuchen. Dem zweidimensionalen Mechanikkonzept mit Kraftstößen (Tobias, 2010) wird ein neuer eindimensionaler Lehrgang mit konstanten Kräften gegenübergestellt. Im ersten Teil der Hauptuntersuchung im Schuljahr 19/20 unterrichtet eine Gruppe von Lehrkräfte (N=15) nach dem zweidimensionalen und eine andere Gruppe (N=15) nach dem eindimensionalen Konzept, wobei die Lernprozessstruktur gleich gehalten wird. Im zweiten Teil (Schuljahr 20/21) unterrichten andere Lehrkräfte (jeweils N=15) nach beiden Mechaniklehrgängen, wobei die Lernprozessorientierung für beiden Gruppen in gleicher Weise verändert wird.

Auf dem Poster wird das Studiendesign und ein Vergleich der beiden Mechanikkonzepte inklusive der Lernprozessorientierung vorgestellt.

Referenz:

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas (2020). Vergleich von Zugängen zur Mechanik in der Sekundarstufe I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1051). Universität Duisburg-Essen

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Förderung internaler Modellbildung durch Augmented Reality

Keller, Sebastian, Rumann, Stefan & Habig, Sebastian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für das Erlernen chemischer Fachinhalte ist ein ausgeprägtes räumliches Vorstellungsvermögen essentiell. Die Konstruktion mentaler Modelle ist für viele Lernende jedoch schwierig, insbesondere bei der Verarbeitung dreidimensionaler Strukturen. Ein vielversprechender Ansatz zur Förderung der internalen Modellkonstruktion bietet das Einbinden von Augmented Reality (AR) in konventionelle Lernmaterialien. Damit ist es möglich, mittels mobiler Endgeräte virtuelle 3D-Objekte oder Animationen in realen Lernumgebungen abzubilden. So können zum Beispiel, Kugel-Stab-Modelle chemischer Moleküle oder auch komplexere Molekülorbitale visualisiert werden.

Bisher ist jedoch wenig über die Wirksamkeit AR unterstützter Lernsettings auf kognitive und affektive Lernervariablen bekannt. Dieser Beitrag stellt ein DFG-Forschungsprojekt vor, das an dieser Lücke ansetzt und u. a. die Lernwirksamkeit dieses Medieneinsatzes im Rahmen zweier experimenteller Studien untersucht. Neben der allgemeinen Projektübersicht werden Ergebnisse einer qualitativen Vorstudie zum Umgang mit der AR Lernumgebung präsentiert.

Referenz:

Keller, Sebastian, Rumann, Stefan & Habig, Sebastian (2020). Förderung internaler Modellbildung durch Augmented Reality. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 991). Universität Duisburg-Essen

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Fidelity of Implementation im Zuge fachdidaktischer Entwicklungsarbeit

Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Schubatzky, Thomas , Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Entwicklung evidenzbasierter Unterrichtskonzepte (eUk) ist seit Jahren fester Bestandteil fachdidaktischer Forschung. Ihre Evaluation findet meist in einem (quasi-)experimentellen Design statt. Werden derartige Studien in einem Feldsetting durchgeführt, bleiben dabei häufig Fragen offen, wie: Wurde das eUk so umgesetzt, wie ursprünglich von den Entwicklern angedacht? Welche Aspekte des eUk tragen besonders zur gewünschten Wirkung bei? Dies resultiert u.a. in einer verringerten Validität derartiger Projekte, da positive oder negative Effekte nicht direkt mit den entwickelten Materialien in Verbindung gebracht werden können. Um derartige Validitätsprobleme aufzugreifen, wird das Konzept von „Fidelity of Implementation für fachdidaktische Entwicklungsforschung“ vorgestellt, mit Hilfe dessen es gelingen soll, die Effektivität von Unterrichtskonzepten unter besonderer Berücksichtigung der Umsetzungstreue besser einzuschätzen. Auf dem Poster werden das entwickelte Rahmenkonzept sowie erste Entwicklungsergebnisse präsentiert.

Referenz:

Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Schubatzky, Thomas , Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas (2020). Fidelity of Implementation im Zuge fachdidaktischer Entwicklungsarbeit. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1055). Universität Duisburg-Essen

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Mediennutzung im naturwissenschaftlichen Unterricht

Härtig, Hendrik, Ropohl, Mathias, Schwanewedel, Julia, Kampschulte, Lorenz, Lindmeier, Anke & Ostermann, Anje

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Rahmen des Projekts „Medien im mathematisch-naturwissenschaftlichen Unterricht“ wurde eine deutschlandweite Befragung von Lehrkräften zur Mediennutzung im mathematischen und naturwissenschaftlichen Unterricht durchgeführt. Es haben sich für die drei Naturwissenschaften ca. 200 Lehrkräfte beteiligt und Auskunft über analoge aber auch digitale Medien gegeben. Auf dem Poster werden zunächst die deskriptiven Befunde zur Verfügbarkeit und Nutzung verschiedener Medien in den drei Naturwissenschaften vorgestellt. Hierfür wurde untersucht, inwiefern die Nutzungszeit, Verfügbarkeit und Zufriedenheit getrennt für die Fächer miteinander zusammenhängen, aber auch Schulstufen-, Geschlechts- und Berufserfahrungseffekte in den Blick genommen. Darauf aufbauend werden die Fächer miteinander hinsichtlich der Mediennutzung, aber auch etwaiger Wirkzusammenhänge miteinander verglichen. Hierbei deuten sich interessante Befunde an, so sind zum Beispiel digitale Medien trotz aktueller Berichterstattungen offensichtlich bislang nur selten Teil des Regelunterrichts.

Referenz:

Härtig, Hendrik, Ropohl, Mathias, Schwanewedel, Julia, Kampschulte, Lorenz, Lindmeier, Anke & Ostermann, Anje (2020). Mediennutzung im naturwissenschaftlichen Unterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 995). Universität Duisburg-Essen

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