Kategorie: TB2020

Schlüsselexperiment und Forschendes Lernen – Ein Zugang zur
Quantenphysik?

Waitzmann, Moritz, Scholz, Rüdiger & Weßnigk, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Neuere fachdidaktische Ansätze zum Einstieg in die Quantenphysik tendieren zur Abkehr vom historischen Zugang mittels Foto- und Compton- Effekt. Viel mehr werden, dem Beispiel Feynmans folgend, eindeutig quantenoptisch interpretierbare Realexperimente vorgeschlagen, deren Ziel es ist, die zur klassischen Physik konträren Wesenszüge der Quantenphysik zu fokussieren, semiklassische Sichtweisen zu vermeiden und ein tiefergehendes quantenphysikalisches Verständnis bei Lernenden zu erreichen. Im Schülerlabor foeXlab wird ein Zugang mit Hilfe eines Schlüsselexperiments verfolgt, der die Wesenszüge Nichtlokalität und Superposition herausstellt. Inwieweit der Einsatz des Schüsselexperiments zu einer Konzeptentwicklung im Bereich Schulquantenphysik führt und diese zusätzlich durch Aspekte forschenden Lernens befördert werden, ist unbekannt.

Das Poster stellt ein Schlüsselexperiment vor, das ausschließlich quantenphysikalisch erklärt werden kann und zeigt ein Beobachtungsinstrument, das Aktivitäten forschenden Lernens identifiziert.

Referenz:

Waitzmann, Moritz, Scholz, Rüdiger & Weßnigk, Susanne (2020). Schlüsselexperiment und Forschendes Lernen – Ein Zugang zur
Quantenphysik?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 701). Universität Duisburg-Essen

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Virtuelle Labore zur Vor- und Nachbereitung von Freiland-Experimentiereinheiten

Neff, Sascha, Engl, Alexander, Kauertz, Alexander & Risch, Björn

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Unterrichtliche Vorbereitung beeinflusst maßgeblich die Wirksamkeit außerschulischen Lernens (Glowinski, 2007; Klees & Tillmann, 2015). Eine mögliche Vorbereitungsart liegt in der Bereitstellung modularer, plattformübergreifender virtueller Lernumgebungen. Im Projekt Open MINT Labs werden virtuelle Labore zur Vorbereitung auf Experimentierphasen für Schüler*innen und Studierende entwickelt. Ausgehend von diesem, für den Hochschulbereich bereits als gewinnbringend beschriebenen, Konzept (Roth et al., 2015) werden virtuelle Labore zum Themengebiet Gewässeranalytik theoriebasiert und kriteriengeleitet (z.B. Wiener Treffen zu Lernpfaden, 2006) für die Sekundarstufe I konzipiert. Im Rahmen einer Studie im Kontrollgruppendesign wird einer virtuell-interaktiven Vorbereitung eine inhaltlich adäquate skriptbasierte Vorbereitung gegenübergestellt. Dabei werden die Konstrukte Fachwissenszuwachs und Experimentierfehler mittels Fragebogenerhebung sowie Videoanalyse erfasst. Der Posterbeitrag zeigt Konzeption und Validierung der Lernumgebungen sowie erste Ergebnisse der Pilotierung auf.

Referenz:

Neff, Sascha, Engl, Alexander, Kauertz, Alexander & Risch, Björn (2020). Virtuelle Labore zur Vor- und Nachbereitung von Freiland-Experimentiereinheiten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 705). Universität Duisburg-Essen

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Außerschulische Lernangebote komplementär vernetzen und evaluieren

Sajons, Christin & Komorek, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Komplementäre Vernetzung bedeutet, dass sich Angebote verschiedener außerschulischer Lernstandorte (hier: Schülerlabor, Nationalpark-Haus, Botanischer Garten Umweltbildungszentrum, Küstenmuseum) inhaltlich, methodisch oder von ihren Zielen her (z. B. BNE) gewinnbringend ergänzen. Im Entwicklungsteil der Studie wurden Angebote zu den Themen “Herausforderung Leben an der Küste” und “Leben im Klimawandel” komplementär vernetzt und es wurden eine Lehrerfortbildung und eine Projektwoche entwickelt. Im empirischen Teil wurden die Fortbildungsteilnehmer zu ihren Bedarfen an vernetzten Lernangeboten und zu ihren Ideen der Verknüpfung mit Unterricht befragt. Per Interview und begleitender Beobachtung wurde während der Projektwoche bei den Schülern untersucht, wie sie die differenten Perspektiven der Lernorte (naturwissenschaftlich, historisch, ökonomisch, ökologisch, ethisch etc.) und das komplexe Projektwochenthema nachvollziehen und fachliches und interdisziplinäres Wissen erweitern konnten. Theoretische Basis bildet die auf außerschulisches Lernen adaptierte Didaktischen Rekonstruktion (Laherto, 2013).

Referenz:

Sajons, Christin & Komorek, Michael (2020). Außerschulische Lernangebote komplementär vernetzen und evaluieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 709). Universität Duisburg-Essen

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Vorgehen im Entwickeln eines Analyserasters für Prädiktoren inklusiven Naturwissenschaftsunterrichts

Egger, Daniela, Brauns, Sarah & Abels, Simone

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das vom BMBF geförderte Projekt Nawi-In (Naturwissenschaftlichen Unterricht inklusiv gestalten), beforscht die Entwicklung der professionellen Handlungskompetenz von Studierenden. Im Rahmen ihrer Praxisphase im Masterstudium planen die Studierenden inklusiven naturwissenschaftlichen Unterricht im Sinne Forschenden Lernens, führen diesen durch und reflektieren diesen im Anschluss. Um die Kompetenzen, die Studierende beim Unterrichten zeigen und entwickeln, bestimmen zu können, werden Prädiktoren gelingenden inklusiven Naturwissenschaftsunterrichts identifiziert und in einem Analyseraster dokumentiert. Ein systematisches Literaturreview (Fink, 2009) sowie leitfadengestützte Expert*inneninterviews wurden durchgeführt (Gläser & Laudel, 2009) und jeweils mit der qualitativen Inhaltsanalyse ausgewertet (Mayring, 2003). Mit der Methodentriangulation nach Flick (2004) werden die Ergebnisse aus Forschungsstand und Schulpraxis zusammengeführt, um auf dieser Grundlage ein Analyseraster aufzustellen.

Referenz:

Egger, Daniela, Brauns, Sarah & Abels, Simone (2020). Vorgehen im Entwickeln eines Analyserasters für Prädiktoren inklusiven Naturwissenschaftsunterrichts. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 713). Universität Duisburg-Essen

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Emergent Aspects of Radioactivity: Creation of a Survey on Half-life

Hull, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

It has been argued (Eijkelhof 1990) that the randomness inherent in radioactivity contributes to student difficulty in understanding the topic. Students tend to attribute predictable characteristics (which emerge when there are enough random events taking place) to the individual events themselves. Consistent with previous findings by other researchers, a pilot study consisting of seven interviews of Gymnasium students in Vienna last year indicated a student tendency to apply the half-life concept to a single nucleus, for example, to say that the nucleus must transform prior to the half-life or that the nucleus is half-gone after the half-life. Based upon prompts used in these interviews, I created and administered an open-ended survey to Gymnasium students in 2019. In this poster, I will discuss 1) the results of this survey, and 2) how I used these results in creating a fixed-response version of the survey that I plan to administer in the future.

Referenz:

Hull, Michael (2020). Emergent Aspects of Radioactivity: Creation of a Survey on Half-life. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 590). Universität Duisburg-Essen

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Die Wirkung von Ordnungsmarkern auf die Verständlichkeit naturwissenschaftlicher Texte

Feuro-Hintze, Claudia, Knemeyer, Jens-Peter & Marmé, Nicole

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Forderung nach der Entwicklung von Textkompetenzen im naturwissenschaftlichen Unterricht ist bekannt. Die kognitionsorientierte Lese- und Textforschung hat die Kohärenzbildung als Lese- und Lernfertigkeit erkannt, weil davon ausgegangen wird, dass die Wissensbestände von den Lesenden während des Leseprozesses aktiviert werden. Die didaktisch ausgerichtete (Fachtext-)Linguistik beschäftigt sich mit textkonstituierenden Verfahren, die das fachliche Textverstehen unterstützen. Kohärenzstiftende Satzverknüpfer werden neuerdings im Licht ihrer diskursiven Funktion gesehen. Vorliegende Studie untersucht die sog. Ordnungsmarker (OM), i.e. informationsgliedernde Marker, die Texteinheiten semantisch verknüpft und dabei Inferenz- bzw. kohärenzbildende Prozesse beim Leser steuert. Es stellt sich dabei die Frage, ob und inwieweit die Verwendung von OM die Konstruktion des globalen Text-Sinns bei Lehramtsstudierenden der naturwissenschaftlichen Fächer begünstigt. Zu diesem Zweck wird die Wirkung der Marker mit einem Lesetest unter 100 Lehramtsstudierenden analysiert.

Referenz:

Feuro-Hintze, Claudia, Knemeyer, Jens-Peter & Marmé, Nicole (2020). Die Wirkung von Ordnungsmarkern auf die Verständlichkeit naturwissenschaftlicher Texte. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 653). Universität Duisburg-Essen

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Sehen was unsichtbar ist –
Visualisierungen und Experimente im UV–Bereich

Lamparter, Tatjana & Girwidz, Raimund

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Gegensatz zu Menschen, die ihre Umgebung mit den Augen nur im VIS-Bereich des elektromagnetischen Spektrums wahrnehmen können, sind andere Tierarten wie Schlangen, Insekten und einige Vogelarten für Merkmale im IR- bzw. UV-Bereich des Spektrums sensitiv. So haben viele Blüten ein für uns unsichtbares Muster, um Bienen den Weg zum Nektar zu zeigen. Solche Kontexte sind nicht nur alltagsnah und fächerübergreifend. Mit ihnen lässt sich das Wissen im Themenkomplex UV- und IR-Strahlung mit qualitativen sowie komplexen quantitativen Experimenten vertiefen und in einer multimedialen Lernumgebung in einen größeren Zusammenhang bringen.

Anhand von Beispielen zur Wahrnehmung und Anwendungen von UV-Strahlung werden die Auswirkungen unterschiedlicher multimedialer Darbietungsformen (Audio- vs Lesetext und Animation vs Standbild) auf das Behalten komplexer physikalischer Inhalte und das Verständnis des Strahlungsbegriffes in Abhängigkeit von der jeweiligen Leistungsdisposition untersucht. Am Poster werden Teile der Lernumgebung, Experimente und die geplante empirische Untersuchung vorgestellt.

Referenz:

Lamparter, Tatjana & Girwidz, Raimund (2020). Sehen was unsichtbar ist –
Visualisierungen und Experimente im UV–Bereich. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 594). Universität Duisburg-Essen

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Verständlichkeit physikalischer Fachtexte:
Der Einfluss von fachsprachlichen Textmerkmalen und Textkohäsion

Flieser, Katharina & Rincke, Karsten

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Fähigkeit der Schüler und Schülerinnen, schriftliches Material zu entschlüsseln und Bedeutung daraus zu entnehmen, spielt eine zentrale Rolle im Unterricht aller Fächer. Die Förderung von Lesekompetenz ist daher ein fachübergreifendes Ziel. Eine mögliche Vorgehensweise, gemäß der Lesekompetenzförderung stattfinden kann, rückt den zu bewältigenden Text ins Zentrum. An den Text wird demnach die Anforderung gestellt, so beschaffen zu sein, dass er unter Berücksichtigung des Lesezwecks adressatengerecht gestaltet ist.

Im Rahmen dieser Arbeit werden auf Basis bestehender Theorie fachspezifische Merkmale identifiziert, welche die Verständlichkeit eines physikalischen Fachtextes für Schüler und Schülerinnen beeinflussen.

Die Textmerkmale stellen im weiteren Verlauf der Arbeit Parameter dar, die beim Verfassen von Fachtexten gezielt variiert werden können. Es werden Texte generiert, welche die Merkmale in definierter Ausprägung aufweisen oder nicht aufweisen. Die Verständlichkeit der Texte für Schüler und Schülerinnen in Abhängigkeit von den gewählten Merkmalsausprägungen wird empirisch überprüft.

Referenz:

Flieser, Katharina & Rincke, Karsten (2020). Verständlichkeit physikalischer Fachtexte:
Der Einfluss von fachsprachlichen Textmerkmalen und Textkohäsion. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 657). Universität Duisburg-Essen

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Differenzierender Schülervorstellungstest zur Mechanik

Just, Anna Monika & Aufschnaiter , Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Grundlage fachinhaltlich adaptiver Unterrichtsgestaltung, die an das Verständnis von Schüler*innen und deren Vorstellungen anknüpft, ist deren differenzierte und präzise Erfassung. Obwohl bereits Testinstrumente zur Erfassung von Schülervorstellungen (SV) vorliegen, nutzen nur wenige einen Ansatz, dem mögliche Graduierungen im Verständnis zugrunde liegen. Diesem Ansatz folgend wurde im Rahmen eines Projekts zu binnendifferenzierenden Lernangeboten in der Mechanik (Sek. II) ein Test zum Verständnis Newtonscher Axiome entwickelt, um Lernschwierigkeiten zu identifizieren und förderrelevante Hinweise zu generieren. Mit Bezug auf bestehende Tests, SV und Learning Progressions kommen dafür Items zum Einsatz, die in spezifischen Variablen systematisch kontrastiert werden. U. a. werden offene und Ordered-Multiple-Choice-Items sowie Items, die bei gegebenen Kräften nach dem Bewegungszustand und umgekehrt fragen, eingesetzt. Ferner wird zudem zwischen horizontalen und vertikalen Bewegungen unterschieden. Im Fokus des Posters stehen das Testinstrument und erste Ergebnisse seiner Pilotierung.

Referenz:

Just, Anna Monika & Aufschnaiter , Claudia von (2020). Differenzierender Schülervorstellungstest zur Mechanik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 597). Universität Duisburg-Essen

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Komponenten der Raumvorstellung in physikalischen Sachverhalten

Zöggeler, Marion & Strahl, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Raumvorstellung nimmt im gesamten naturwissenschaftlich-mathematisch-technischen Bereich (STEAM), im Besonderen für das Verständnis verschiedener physikalischer Sachverhalte, eine bedeutende Rolle ein. Es soll der Zusammenhang zwischen dem Erfassen physikalischer Phänomene und der Raumvorstellung aufgezeigt werden. Dazu werden ausgewählte Inhalte in Bezug zur Raumvorstellung aufgeschlüsselt und deren spezifischen Komponenten, wie Visualisierung/Veranschaulichung, mentaler Rotation, räumlichen Beziehungen und räumlicher Orientierung, sowie räumlicher Wahrnehmung, Dynamik und Vorstellung von Größenordnungen zugeordnet. Weiters werden verschiedene Strategien des räumlichen Denkens vorgestellt, die zur Bearbeitung von physikalischen Aufgaben herangezogen werden können.

Dies erfolgt u. a. am Beispiel der Corioliskraft, bei der Vorstellung von Vektoren, bei den Beziehungen zwischen Bewegungsrichtungen und verschiedenen einwirkenden Kräften und bei der Koordinatentransformation. Im Besonderen bei astronomischen Phänomenen sind die Aspekte der Dynamik und Größenordnung relevant.

Referenz:

Zöggeler, Marion & Strahl, Alexander (2020). Komponenten der Raumvorstellung in physikalischen Sachverhalten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 601). Universität Duisburg-Essen

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