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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Förderung der experimentellen Kompetenz im Flipped Classroom – Eine Erprobung von Unterrichtsmaterialien in der Optik

Lutz, Wolfgang & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Nutzung digitaler Medien im Flipped Classroom kombiniert mit einer interaktiven Lernplattform impliziert ein großes Potential für eine bessere Vermittlung der experimentellen Kompetenz. Hierdurch können sich die Schüler im Vergleich zum klassischen Unterricht aktiver mit den Inhalten auseinandersetzen, dabei ihr individuelles Lerntempo wählen und durch die selbstständige Vorbereitung von Experimenten die Theorie und Praxis besser miteinander verknüpfen.

Auf dieser Idee aufbauend wird ein Unterrichtskonzept mit entsprechenden Materialien für die 8. Jahrgangsstufe am Gymnasium in zwei Themenbereichen dimensioniert. Die Entwicklung der experimentellen Kompetenz wird im Rahmen der Studie mit dem MeK-LSA-Test (Theyßen et al., 2016) erfasst und im Cross-Over-Design mit den erzielten Ergebnissen im klassischen Unterricht verglichen. Ebenso werden die Leistungsfähigkeit, die Motivation und das Interesse der Schüler beider Methoden gegenübergestellt.

Referenz:

Lutz, Wolfgang & Trefzger, Thomas (2020). Förderung der experimentellen Kompetenz im Flipped Classroom – Eine Erprobung von Unterrichtsmaterialien in der Optik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1031). Universität Duisburg-Essen

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Digital vs. Papier
Lernerfolg und kognitive Belastung im Vergleich

Koenen, Jenna, Mariot, Lars & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Digitalisierte Lehr-/Lernmethoden gewinnen zunehmend an Bedeutung. Diesen Methoden wird häufig ein großer Lernzugewinn zugesprochen. Dieser wird jedoch häufig nicht systematisch untersucht. Dieses Poster geht daher der Frage nach, inwieweit sich Lernen mit einem papierbasierten Praktikumsskript der Physikalischen Chemie vom Lernen mit einem digitalisierten Skript unterscheidet. Beide Skripte kommen in Kombination mit einem Glossar zum Einsatz, welches ebenfalls papierbasiert bzw. digital umgesetzt wurde. Betrachtet werden der Fachwissenszuwachs durch die Lernphase, die kognitive Belastung während der Lernphase sowie die Motivation vor Beginn der Lernphase. In Abhängigkeit von der Bekanntheit der Form des Lernmaterials zeigen sich bei den Studierenden zunächst Unterschiede in der Erfolgswahrscheinlichkeit sowie der Misserfolgsbefürchtung. Jedoch ergeben sich signifikante Lernzuwächse innerhalb der Gruppen, allerdings keine Unterschiede zwischen den Varianten. Für die kognitive Belastung während der Lernphase finden sich in den Gruppen jedoch unterschiedliche Trends.

Referenz:

Koenen, Jenna, Mariot, Lars & Tiemann, Rüdiger (2020). Digital vs. Papier
Lernerfolg und kognitive Belastung im Vergleich. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1035). Universität Duisburg-Essen

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Gamification
Ein Ansatz zur Erhebung mentaler Modelle?

Dictus, Christian & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die zunehmende Digitalisierung des Bildungsbereichs ermöglicht sowohl zur Vermittlung als auch zur Erhebung von Kompetenzen neue, viel versprechende Möglichkeiten und stellt gleichzeitig die empirischen Bildungswissenschaften aber auch vor große Herausforderungen. In diesem Spannungsfeld untersucht das Promotionsprojekt die Externalisierung mentaler Modelle durch einen Gamification-Ansatz. Mentalen Modellen kommt als Voraussetzung für ein tiefgreifendes Verständnis chemischer Fragestellungen und davon ausgehend der erfolgreichen Lösung komplexer Problemstellungen eine zentrale Bedeutung zu. Gleichzeitig bietet eine spielorientierte, digitale Umgebung sowohl technisch weiterführende Möglichkeiten als klassische Erhebungsmethoden und reduziert darüber hinaus durch motivationale Elemente Ermüdungserscheinungen bei der Testung. Das Poster stellt den Ansatz der Studie vor.

Referenz:

Dictus, Christian & Tiemann, Rüdiger (2020). Gamification
Ein Ansatz zur Erhebung mentaler Modelle?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1039). Universität Duisburg-Essen

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Lehren mit Multimedia, Fernlaboren und 3D-Druck im Physikunterricht

Hoyer, Christoph, Thoms, Lars-Jochen & Girwidz, Raimund

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Lehrvorhaben „Mit digitalen Medien experimentelle Kompetenzen und komplexe Datenauswertungen schulen“ behandelt den Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht anhand von konkreten Unterrichtsinhalten. Das Projekt wird von der Joachim Herz Stiftung gefördert.

Als besondere Schwerpunkte sind dabei zu nennen: ein didaktisch fundierter Einsatz von digitaler Messwerterfassung (wobei mit Produkten der Lehrmittelhersteller, aber auch mit dem Arduino als kostengünstige Alternative gearbeitet wird); Unterrichten mit ferngesteuerten und virtuellen Experimenten; optimierte und multiple Darstellungen von Messwerten. Zu allen Bereichen werden multimediatheoretische Aspekte aufgezeigt.

Neben der Auswertung von Messdaten mit Tabellenkalkulationsprogrammen lernen Studierende auch, mit einem 3D-Drucker multimodale Darstellungen anzufertigen.

Am Ende des Semesters erarbeiten die Studierenden interaktive Arbeitsmaterialien für schülerzentriertes Experimentieren im Fernlabor. Daraus wird ersichtlich, inwieweit die Ziele der Lehrveranstaltung erreicht wurden. Am Poster wird das Projekt vorgestellt.

Referenz:

Hoyer, Christoph, Thoms, Lars-Jochen & Girwidz, Raimund (2020). Lehren mit Multimedia, Fernlaboren und 3D-Druck im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 979). Universität Duisburg-Essen

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Einführung von Gleichstromkreisen mit elektrischem Feld

Aschauer, Wolfgang

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im traditionellem Physikunterricht der Sekundarstufe II nimmt das elektrische Feld bei der Betrachtung von Gleichstromkreisen, wenn überhaupt, nur eine sehr untergeordnete Rolle ein. Es ist daher nicht überraschend, dass viele Schülerinnen und Schüler falsche Kausalbeziehungen herstellen. Sie sind beispielsweise der Meinung, dass der elektrische Strom das elektrische Feld hervorrufen würde (Aschauer, 2017; Rainson et al., 1994). Basierend auf dem Konzept von Härtel (2012) bzw. Chabay & Sherwood (2006) wurde eine Unterrichtssequenz für die Sekundarstufe II entwickelt, in der Gleichstromkreise mithilfe von Oberflächenladungen und dem elektrischen Feld analysiert werden. Dadurch werden Stromkreise nicht nur mehr quasistatisch beschrieben, sondern es können auch Effekte studiert werden, wie sie beispielweise ein Einschaltprozessen auftreten. Die Evaluierung der Unterrichtssequenz erfolgte in einer Laborstudie in Form von Akzeptanzbefragungen. Das Unterrichtskonzept und exemplarische Ergebnisse werden im Beitrag vorgestellt.

Referenz:

Aschauer, Wolfgang (2020). Einführung von Gleichstromkreisen mit elektrischem Feld. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1043). Universität Duisburg-Essen

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