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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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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Gelingensbedingungen von digitalem Biologieunterricht

Förtsch, Christian, Meuleners, Julia S. , Riggenmann, Tobias & Neuhaus, Birgit J.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Digitalisierung ist von hoher gesellschaftlicher Relevanz; so ist auch der schulische Einsatz digitaler Medien von zentraler Bedeutung. Unklar ist bisher, wie digitale Medien insbesondere in den naturwissenschaftlichen Unterricht effektiv eingebunden werden können, um den fachlichen Kompetenzzuwachs der Lernenden zu fördern. Eingebettet in das BMBF-geförderte Kooperationsprojekt DigitUS soll in der vorliegenden Interventionsstudie im Prä-Post-Design der effektive Einsatz digitaler Medien im Biologieunterricht untersucht werden. In einer Intervention werden Fortbildungen zur Bildung schulinterner Lerngemeinschaften zum Einsatz digitaler Medien etabliert. Dabei werden das Professionswissen der Lehrkräfte, die Unterrichtsgestaltung mit digitalen Medien und fachliche Kompetenzänderungen der Lernenden untersucht. Es soll der Effekt der Lerngemeinschaften auf das Professionswissen der Lehrkräfte und den Kompetenzzuwachs der Lernenden über die Unterrichtsgestaltung analysiert werden, um Gelingensbedingungen für die Digitalisierung von naturwissenschaftlichem Unterricht ableiten zu können.

Referenz:

Förtsch, Christian, Meuleners, Julia S. , Riggenmann, Tobias & Neuhaus, Birgit J. (2020). Gelingensbedingungen von digitalem Biologieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 999). Universität Duisburg-Essen

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Digitalisierung von Unterricht in der Schule (DigitUS)
Lerngemeinschaften als Instrument der medienbezogenen Schulentwicklung

Stegmann, Karsten, Nerdel, Claudia, Bannert, Maria, Fischer, Frank, Gräsel, Cornelia, Lindner, Martin, Neuhaus, Birgit, Oechslein, Karin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Feldstudien deuten darauf hin, dass neben der Computerausstattung weitere Gelingensbedingungen
mit dem erfolgreichen Einsatz digitaler Medien im Unterricht zusammenhängen. Diese Studien
beachteten ausgewählte Gelingensbedingungen (z.B. Schulleitungshandeln, Lehrerkompetenzen) und
liefern korrelative Evidenz. Kausal angelegte Studien aus der Lehr-Lernforschung können zwar
Wirkungen nachweisen, allerdings bleibt ihre ökologische Validität oft fragwürdig. Das Projekt verfolgt
daher folgende Ziele: (1) Es wird ein theoretisches Rahmenmodell von Gelingensbedingungen für den
erfolgreichen Einsatz digitaler Medien (hochwertige Lernaktivitäten, Kompetenzerwerb) entwickelt
und empirisch überprüft. Das Modell verknüpft Gelingensbedingungen auf verschiedenen Ebenen und
erlaubt die Analyse komplexer Beziehungen. Um das Modell zu prüfen, wird eine experimentelle
Feldstudie mit einer repräsentativen Stichprobe von bayerischen Sekundarschulen durchgeführt.
(2) Das Projekt untersucht am Beispiel der MINT-Fächer, wie der erfolgreiche Einsatz digitaler Medien
im Unterricht durch „Lerngemeinschaften“ unterstützt werden kann. Lerngemeinschaften sind
kooperative Netzwerke von Lehrerinnen und Lehrern sowie weiteren Akteuren, die intensiv
zusammenarbeiten. Im Rahmen des Projekts werden sowohl schulinterne Lerngemeinschaften als
auch schulübergreifende Lerngemeinschaften. Ziel des Projekts ist ein empirisch fundiertes, kausales
Modell zu den Gelingensbedingungen der Digitalisierung des Unterrichts.

Referenz:

Stegmann, Karsten, Nerdel, Claudia, Bannert, Maria, Fischer, Frank, Gräsel, Cornelia, Lindner, Martin, Neuhaus, Birgit, Oechslein, Karin (2020). Digitalisierung von Unterricht in der Schule (DigitUS)
Lerngemeinschaften als Instrument der medienbezogenen Schulentwicklung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1003). Universität Duisburg-Essen

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Visualisierungen bei Simulationen von einfachen Stromkreisen

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Visualisierungen sind für Physiklehrende und -lernende unentbehrliche Werkzeuge, insbesondere bei unsichtbaren Größen wie Stromstärke oder Spannung. Deren wichtige Rolle für naturwissenschaftliches Denken und Lernen ist gut belegt. Erwünscht sind Darstellungen, die keine physikalisch-falschen Vorstellungen erzeugen. Zudem sollen sie vorhandene Schülervorstellungen nicht weiter manifestieren, sondern diese idealerweise in Frage stellen. Weiterhin sollen sie leicht erkennbar und verständlich sein, um unerwünschte kognitive Belastungen zu minimieren und damit den Lernenden ermöglichen, an bereits vorhandene Wissensstrukturen anzuknüpfen. Gerade beim Lernen mit digitalen Medien ist die adäquate Verwendung von Visualisierungen und das Management kognitiver Ressourcen wichtig. Vorgestellt werden zwei unter den oben genannten Bedingungen entwickelte Visualisierungen zu den Gesetzen bei Reihen- und Parallelschaltung in der Elektrizitätslehre. Diese sollen als Simulation im Rahmen des Nebenfachpraktikums auf ihre Wirksamkeit empirisch überprüft werden.

Referenz:

Weatherby, Thomas, Wilhelm, Thomas, Burde, Jan-Philipp, Beil, Fabian, Kapp, Sebastian, Kuhn, Jochen & Thees, Michael (2020). Visualisierungen bei Simulationen von einfachen Stromkreisen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1007). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality in Schulversuchen der E-Lehre in der Sekundarstufe I

Schwanke, Hagen & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In dem hier vorgestellten Promotionsvorhaben wird der Einsatz von Augmented-Reality(AR)-Applikationen in der Schule als Ergänzung zum Realexperiment untersucht. Ziel ist es herauszufinden, ob es so möglich ist den Schülervorstellungen entgegen zu wirken und die korrekten physikalischen Zusammenhänge zu stärken.

Mit Hilfe von AR wird die reale Lernumgebung bzw. das Realexperiment gezielt mit computergenerierten Informationen überblendet. Somit können sich zeitlich verändernde Abläufe, wie z.B. der Elektronenfluss in einem einfachen Stromkreis sichtbar gemacht und anschaulich dargestellt werden.

In mehreren bayerischen Gymnasien wird eine experimentelle Feldstudie mit ca. 200-300 Schülern durchgeführt und im Rahmen einer Unterrichtseinheit zur Elektrizitätslehre sollen mögliche Unterschiede des Lernerfolges und der Motivation verglichen werden. Dabei soll eine Treatmentgruppe klassische Realexperimente, die zweite Gruppe mit AR erweiterte Realexperimente durchführen.

Referenz:

Schwanke, Hagen & Trefzger, Thomas (2020). Augmented Reality in Schulversuchen der E-Lehre 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. 1011). Universität Duisburg-Essen

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