Kategorie: TB2020

Kontextmerkmale und Wissenselemente beim Transfer in der Physik

Gysin, Daniel, Brovelli, Dorothee & Rehm, Markus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der Prozess beim Transfer von physikalischen Konzepten wird vom Umgang mit den Merkmalen des Kontexts der Transferaufgabe wie auch den individuell vorhandenen Wissenselementen beeinflusst. In einem konstruktivistisch geprägten Verständnis von Transfer steht die als dynamisch bezeichnete Koordination von Wissenselementen mit den zur Transferaufgabe gehörenden Kontextmerkmalen im Vordergrund. Die hier vorgestellte qualitative Studie untersucht den Transferprozess von Lernenden beim Lösen einer Aufgabe zum physikalischen Energiekonzept. 20 Schüler*innen und Studierende verschiedenen Alters partizipierten an «Think Aloud»-Interviews, die anschliessend mittels einer qualitativen Inhaltsanalyse ausgewertet wurden. Dabei zeigte sich, dass der Prozess des Transferierens je nach Proband*in unterschiedlich verläuft und sich Phasen der Analyse von Kontextmerkmalen, der Verbindung einzelner Wissenselemente und des «Alignments», das heisst der Verknüpfung von Wissenselementen mit Kontextmerkmalen, abwechseln.

Referenz:

Gysin, Daniel, Brovelli, Dorothee & Rehm, Markus (2020). Kontextmerkmale und Wissenselemente beim Transfer in der Physik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 467). Universität Duisburg-Essen

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LehrerInnen interpretieren Formeln sprachlich: Rechnungen und mathematische Zusammenhänge als Teil sprachlichen Umgangs mit Formeln

Kuske-Janßen, Wiebke & Pospiech, Gesche

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Formeln spielen als typische Darstellungsform der Physik im Physikunterricht eine wichtige Rolle. Sie erfüllen dabei weit mehr Funktionen als reines Rechenwerkzeug zu sein: Sie bündeln Informationen, fassen empirische Ergebnisse effektiv zusammen oder ermöglichen die Exploration fiktiver Situationen und die Vorhersage zukünftiger Ereignisse.

In diesem Beitrag soll beleuchtet werden, wie LehrerInnen sprachlich mit Formeln umgehen und diese interpretieren. Dafür wurde in einer explorativen qualitativen Studie Physikunterricht zum Thema el. Widerstand in der Jahrgangsstufe 8 von insgesamt 10 LehrerInnen unterschiedlicher Schulformen aufgezeichnet. Die Lehrersprache wurde nach der qualitativen Inhaltsanalyse nach Kuckartz ausgewertet. Die induktiv gebildeten Kategorien wurden mit Hilfe eines Ebenenmodells der Versprachlichung von Formeln, das deduktiv aus sprachwissenschaftlichen Überlegungen abgeleitet wurde, eingeordnet. Dabei zeigt sich neben klassischen Rechenaufgaben eine Vielzahl sprachlicher Interpretationen (z. B. Erklärungen, Modelle, Analogien oder Beschreibung der Zusammenhänge von Größen).

Referenz:

Kuske-Janßen, Wiebke & Pospiech, Gesche (2020). LehrerInnen interpretieren Formeln sprachlich: Rechnungen und mathematische Zusammenhänge als Teil sprachlichen Umgangs mit Formeln. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 471). Universität Duisburg-Essen

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Physikalische Dynamik an der Küste didaktisch rekonstruieren

Bliesmer, Kai & Komorek, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In einem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt DBU geförderten Projekt wird die physikalische Dynamik von Küstenregionen für Ausstellungen didaktisch rekonstruiert (Duit et al., 2012), weil Veränderungen dieses Lebens- und Wirtschaftsraums nur verstehbar sind, wenn Lernende sich der sensiblen, nicht linearen und damit kontraintuitiven Reaktionen der Küstengebiete auf den Klimawandel bewusst sind. Da sich die meisten der dortigen dynamischen Phänomene auf Strömungen und Strukturbildungen zurückführen lassen, wurden im Zuge der Didaktischen Rekonstruktion diese Themen sowohl elementarisiert (Bleichroth, 1991) als auch Lernendenvorstellungen mit 22 Leitfadeninterviews empirisch untersucht. Mit den Interviews wurden zum einen die Begriffsbildungen (Edelmann & Wittmann, 2012) von Strömungen und Strukturen nachgezeichnet und zum anderen mittels Einsatz der POE-Methode (White & Gunstone, 1992) entlang von zwei Versuchen untersucht, mit welchen Konzepten die Befragten das Entstehen von Strömungen und Strukturen zu erklären versuchen. Die Arbeit ist angesiedelt im Promotionsprogramm GINT.

Referenz:

Bliesmer, Kai & Komorek, Michael (2020). Physikalische Dynamik an der Küste didaktisch rekonstruieren . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 475). Universität Duisburg-Essen

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Akzeptanzbefragungen zu elektromagnetischer Strahlung

Zloklikovits, Sarah & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Elektromagnetische Strahlung nimmt eine immer wichtigere Rolle in unserem Alltag ein. Aus diesem Grund wird angestrebt, das Thema bereits in der Sek. 1 zu verorten. Im Zuge eines Dissertationsprojektes wird ein Lehr-Lern-Arrangement (LLA) für die 8. Schulstufe konzipiert. In der ersten Phase werden grundlegende Ideen (Key Ideas) entwickelt, anhand derer elektromagnetische Strahlung möglichst einfach und verständlich erklärt werden kann.

Die Key Ideas wurden aus der didaktischen Literatur abgeleitet und mit der Methode der Akzeptanzbefragungen evaluiert. Die Key Ideas sowie die in den Akzeptanzbefragungen verwendeten Erklärungen und Aufgaben wurden überarbeitet und erneut evaluiert. Die Evaluation fand in drei Durchgängen mit insgesamt 20 SchülerInnen statt.

Die Key Ideas stoßen auf gute Akzeptanz. Die Ergebnisse zeigen, welche Kontexte bzw. Formulierungen lernhinderlich sind, und welche von SchülerInnen als besonders hilfreich bewertet werden. Beim Vortrag werden die Ergebnisse aus den Akzeptanzbefragungen sowie die Folgerungen für den Unterricht über Strahlung präsentiert.

Referenz:

Zloklikovits, Sarah & Hopf, Martin (2020). Akzeptanzbefragungen zu elektromagnetischer Strahlung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 479). Universität Duisburg-Essen

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Energieerhaltung in der Sekundarstufe 1

Hauff-Achleitner, Andrea & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Energiekonzept ist besonders wichtig für ein tiefergehendes Verständnis der Naturwissenschaften. Energieerhaltung wird in vielen Forschungsbeiträgen als schwieriges Teilkonzept beschrieben. Es wurde ein neues Unterrichtskonzept für die Sek 1 – aufbauend auf Vorarbeiten von Martin Bader – entwickelt, welches die Energieerhaltung in den Vordergrund stellt.Um die Wirksamkeit des neuen Curriculums empirisch zu überprüfen, wird mit einem Mixed-Methods-Ansatz in einem Vergleichsstudiendesign gearbeitet. Die Lernerfolge der Schülerinnen und Schüler wurden im Prae- und Posttest-Design untersucht. Die Antworten der offenen Fragen wurden analysiert und kategorisiert. Die so erhaltenen Kategorien zeigen die häufigsten Schwierigkeiten mit dem Energiekonzept. Im Vortrag werden die Schwierigkeiten der Schülerinnen und Schüler vorgestellt und auch die Unterschiede zwischen Kontroll- und Treatmentgruppe diskutiert.

Referenz:

Hauff-Achleitner, Andrea & Hopf, Martin (2020). Energieerhaltung in der Sekundarstufe 1. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 483). Universität Duisburg-Essen

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Evaluation eines Unterrichtskonzepts zur Quantenoptik mit Einzelphotonenexperimenten – Ergebnisse einer Pilotstudie

Bitzenbauer, Philipp & Meyn, Jan-Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Basierend auf den Ergebnissen der Delphi-Studie von Weber (2018) zur Planung einer bedarfsorientierten Lehrerausbildung in Quantenphysik wird ein neu konzipiertes Konzept für Quantenphysik vorgestellt, das von der Quantenoptik ausgeht. Technische Details, wie die Funktion von Einphotonendetektoren werden genauso didaktisch rekonstruiert dargestellt, wie die Koinzidenzmessungen als grundlegende Messmethode in Einphotonenexperimenten. Der Antikorrelationsfaktor g^2(0)wird durch einfache Bruchrechnung abgeleitet und in einem Realexperiment mit einzelnen Photonen gemessen, um die Unteilbarkeit von Photonen am Strahlteiler zu zeigen.

Die Ergebnisse durchgeführter “Teaching Experiments” zur Untersuchung der Akzeptanz der entwickelten Erklärungsansätze zu wesentlichen inhaltlichen Bestandteilen des geplanten Unterrichtskonzepts zur Quantenoptik werden vorgestellt.

Damit wird gezeigt, wie die Quantenphysik von einem modernen Standpunkt aus eingeführt werden kann und wie quantenoptische Realexperimente auf die Lernenden wirken.

Referenz:

Bitzenbauer, Philipp & Meyn, Jan-Peter (2020). Evaluation eines Unterrichtskonzepts zur Quantenoptik mit Einzelphotonenexperimenten – Ergebnisse einer Pilotstudie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 487). Universität Duisburg-Essen

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Wie entwickeln sich Wissen und Fähigkeiten im Physiklehramtsstudium?

Vogelsang, Christoph, Borowski, Andreas, Kulgemeyer, Christoph & Riese, Josef

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Vogelsang, Christoph, Borowski, Andreas, Kulgemeyer, Christoph & Riese, Josef (2020). Wie entwickeln sich Wissen und Fähigkeiten im Physiklehramtsstudium?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 427). Universität Duisburg-Essen

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Schülervorstellungen im Bereich der Radioaktivität

Schrader, Nicole & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Mittlerweile gibt es eine kaum noch überschaubare Zahl von Untersuchungen zu Schülervorstellungen und deren Veränderungen durch naturwissenschaftlichen Unterricht (vgl. u.a. Pfund & Duit 2009). Während die Vorstellungen in wesentlichen Inhaltsbereichen der Chemie und Physik inzwischen als hinlänglich erforscht gelten, bilden Untersuchungen zu Schülervorstellungen im Bereich der Radioaktivität national wie international eher eine Ausnahme (vgl. u.a. Eijkelhof 1990; Millar 1994).

Basierend auf den Ergebnissen der Pilotierungsstudie, die wir bereits auf der GDCP 2017 vorgestellt haben, haben wir den in Anlehnung an Millar (1994) konzipierten Fragebogen optimiert und nunmehr in unserer Hauptstudie „Entwicklung und Einsatz eines Testinstruments zur Analyse der Vorstellungen und der Risikowahrnehmung von Schüler*innen im Themenfeld Radioaktivität“ eingesetzt. In unserem Beitrag skizzieren wir zunächst das Forschungsdesign der Studie, bevor wir ausgewählte Ergebnisse präsentieren, die wir gemeinsam mit Ihnen diskutieren möchten.

Referenz:

Schrader, Nicole & Bolte, Claus (2020). Schülervorstellungen im Bereich der Radioaktivität. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 491). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung des fachlichen- und fachdidaktischen Wissens angehender Physiklehrkräfte

Enkrott, Patrick , Buschhüter, David, Spoden, Christian , Fischer, Hans & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Laut Kultusministerkonferenz sollen für den Lehrerberuf wesentliche Fachwissensinhalte im Studium vermittelt werden. Detaillierte Untersuchungen zur Fachwissensentwicklung angehender Physiklehrkräfte, die zur Verbesserung der universitären Lehre nötig wären, fehlen jedoch nahezu gänzlich.

Eine Befragung von erfahrenen Lehrkräften und Fachdidaktikern ergab, dass insbesondere Schulwissen und vertieftes Schulwissen als wichtig für die Planung und Durchführung von Physikunterricht angesehen werden. Um deren Genese neben der des universitären Wissens zu untersuchen, wird die Fachwissensentwicklung in zwei Kohorten längsschnittlich verfolgt. Vorgestellt werden die Ergebnisse der Fachwissensentwicklung vom ersten bis zum fünften Semester des Bachelorstudiums (N=138), sowie die Entwicklung des Fachwissens über das Praxissemester im Masterstudium (N= 80) angehender Physiklehrkräfte. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich das Fachwissen nicht nur über die Fachwissensveranstaltungen des Bachelorstudiums, sondern auch über das Praxissemester im Sinne eines Lernzuwachses entwickelt.

Referenz:

Enkrott, Patrick , Buschhüter, David, Spoden, Christian , Fischer, Hans & Borowski, Andreas (2020). Entwicklung des fachlichen- und fachdidaktischen Wissens angehender Physiklehrkräfte. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 431). Universität Duisburg-Essen

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Förderung von Bewertungskompetenz durch Reflexion

Ratzek, Johanna H. , Schlei, Sören & Höttecke, Dietmar

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Ein Ziel von Physikunterricht ist die Förderung von Bewertungskompetenz. Dies sollte neben dem Erlernen und Anwenden von Entscheidungsstrategien auch reflexives Lernen über die eigenen Urteils- und Entscheidungsprozesse umfassen. Es ist zu erwarten, dass Reflexion Schüler_innen zum einen darin unterstützt, sich eigene, sich intuitiv einstellende Entscheidungsprozesse bewusst zu machen. Zum anderen können die Rahmenbedingungen eines Entscheidungsproblems (Wer? Wo? Folgen?) den Entscheidungsprozess und seine Reflexion beeinflussen. Wir planen eine Interventionsstudie im Physikunterricht mit den Fähigkeiten zum Anwenden von Entscheidungsstrategien und der Reflexion eigener Entscheidungsprozesse als abhängige Variablen. Die Angeleitete Reflexion eigener Entscheidungsprozesse (ja/nein) und Rahmenbedingungen des Entscheidungsproblems (Ich/Wir) bilden dabei die unabhängigen Variablen in einem vollständigen 2×2-Design. Zurzeit laufen qualitative Entwicklungsstudien zur Gestaltung und Wirkung der Rahmenbedingungen und der angeleiteten Reflexion. Deren Ergebnisse werden im Vortrag präsentiert.

Referenz:

Ratzek, Johanna H. , Schlei, Sören & Höttecke, Dietmar (2020). Förderung von Bewertungskompetenz durch Reflexion. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 495). Universität Duisburg-Essen

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