Kategorie: TB2020

Lehren und Lernen Organischer Chemie

Bittorf, Robert & Schanze, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für die reflektierte Handlungsfähigkeit angehender Chemielehrer bilden fachliches Wissen und Verständnis eine essentielle Grundlage. Jedoch stellen insbesondere fachchemische Inhalte der Organischen Chemie, eine große Herausforderung für die Studierenden dar. Um eine explizite Förderung von fachlichem Wissen und Verständnis zu erzielen, wurde im Rahmen der Einführungsveranstaltung „Organischen Chemie I“ des Wintersemesters 2016/17, ein flipped classroom gestaltet und umgesetzt. Die Implementation in die rund 300 Studierende umfassende Grundlagenvorlesung, wurde mit Hilfe einer Studie im case study research Design nach Yin (2003) begleitet. Im Rahmen des Vortrags werden ausgewählte Ergebnisse dieser Studie präsentiert. Der Fokus liegt auf dem Umgang der Studierenden mit den präsentierten Fachinhalten, sowohl innerhalb als auch außerhalb der Lehrveranstaltung (u.a. Lernverhalten und wahrgenommene Relevanz), und darauf bezogene Entwicklungen im Verlauf des Semesters.

Referenz:

Bittorf, Robert & Schanze, Sascha (2020). Lehren und Lernen Organischer Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 415). Universität Duisburg-Essen

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Naturwissenschaftliche Interessen von Studierenden des Grundschullehramts

Wagner, Steffen, Ziesler, Janine & Priemer, Burkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der NaWi-Anfangsunterricht findet bereits in der Grundschule statt, weshalb vielerorts der Besuch von NaWi-Fachvorlesungen für Studierende des Lehramts an Grundschulen obligatorisch ist. Da sich die Vermittlung fachlicher Inhalte für diese Zielgruppe jedoch auf wenige Veranstaltungen beschränkt, ist die Auswahl der Inhalte besonders wichtig und gleichzeitig schwierig. Daher kommt vorhandenen NaWi-Interessen der Studierenden eine besondere Rolle zu, über die jedoch kaum umfangreiche Erkenntnisse vorliegen. Um diesem Desiderat zu begegnen, wurden 244 Studierende des Lehramts an Grundschulen Berliner und Brandenburger Universitäten mit einem kurzen, offenen Fragebogen zu ihren NaWi-Interessen befragt. Die Antworten wurden sowohl mit Hilfe vorgegebener Kategorien (z. B. Fach), als auch induktiv mit der QIA (Mayring, 2010) strukturiert, um über die Fächerstruktur hinausgehende Schwerpunkte und Besonderheiten zu identifizieren. Die Ergebnisse zeigen, dass eine konventionell strukturierte Vermittlung von Inhalten, z. B. in der Physik, das vorhandene Interesse nicht abdeckt.

Referenz:

Wagner, Steffen, Ziesler, Janine & Priemer, Burkhard (2020). Naturwissenschaftliche Interessen von Studierenden des Grundschullehramts. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 357). Universität Duisburg-Essen

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Professionalisierung von Lehrpersonen für Forschendes Lernen −
Herausforderungen und Grenzen

Hofer, Elisabeth & Lembens, Anja

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Forschendes Lernen (Inquiry-based Learning, IBL) wird längst als wesentlicher Bestanteil eines zeitgemäßen naturwissenschaftlichen Unterrichts angesehen und dennoch nehmen viele Lehrpersonen davon Abstand, IBL in ihrem eigenen Unterricht einzusetzen. Trotz aller Bemühungen von FachdidaktikerInnen, entsprechende Professionalisierungsangebote zu gestalten und anzubieten, fühlen sich viele Lehrpersonen unsicher und nicht kompetent genug, IBL selbstständig zu implementieren. Im Vortrag stellen wir ein Fortbildungsprogramm vor, das vor allem auf die Entwicklung von Unterrichtseinheiten fokussiert − ein Aspekt, der in vielen Professionalisierungsangeboten unterrepräsentiert ist, jedoch als essentiell für die Verknüpfung von Theorie und Praxis gilt. Neben der Erläuterung von Herausforderungen und Grenzen, denen wir bei der Entwicklung und Durchführung dieses Fortbildungsprogramms begegnet sind, diskutieren wir auch, inwiefern wir die Durchführung eines „idealen“ Fortbildungsangebots zur Professionalisierung von Lehrpersonen für IBL als realisierbar erachten.

Referenz:

Hofer, Elisabeth & Lembens, Anja (2020). Professionalisierung von Lehrpersonen für Forschendes Lernen −
Herausforderungen und Grenzen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 419). Universität Duisburg-Essen

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Der Einfluss eines industriellen Lernumfeldes auf die zukunftsorientierte
naturwissenschaftliche Motivation

Bodesheimer, Fenja & Lühken, Arnim

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Um Wissen über die Naturwissenschaften zu lehren oder zu lernen, werden die verwandten, kompetenzorientierten Konstrukte der „Nature of Science“ und der „Naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen“ häufig als Vorbild gesehen. Subjektiven Beziehungen – wie Interesse, Selbstkonzept oder Motivation – zwischen einer Person und den Naturwissenschaften basieren allerdings nicht nur auf dem reinen Informationsangebot, sondern auch auf der jeweiligen Annahme des Lernortes, welche wiederum von dem Lernklima abhängig ist. Zentrale Faktoren hierfür sind das Kompetenzerleben, die Autonomie und nicht zuletzt die soziale Eingebundenheit der Lernenden.

Bei dieser Nebenstudie zu dem Eltern-Kind-Projekt KEMIE® in Frankfurt liegt der Fokus auf der zukunftsorientierten, naturwissenschaftsbezogenen Motivation der Schülerinnen und Schüler. Dafür werden neben den Kindern auch die Eltern per Pre-Post-Test befragt. Um außerdem das „Wie?“ zu beantworten, werden die Kontextfaktoren des Lernumfeldes – das Bildungsangebot, die Struktur des außerschulischen Lernortes und die familiale Dimension – analysiert.

Referenz:

Bodesheimer, Fenja & Lühken, Arnim (2020). Der Einfluss eines industriellen Lernumfeldes auf die zukunftsorientierte
naturwissenschaftliche Motivation. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 361). Universität Duisburg-Essen

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Professionelle Unterrichtswahrnehmung und fachdidaktisches Wissen

Wöhlke, Carina & Höttecke, Dietmar

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die professionelle Unterrichtswahrnehmung von Lehrkräften wird in Theorie und Praxis als Voraussetzung für guten Unterricht gehandelt. In dieser Studie wird unter anderem untersucht, ob diese situative Fähigkeit mit fachdidaktischem Wissen korreliert. Um Fragen wie diese beantworten zu können, wurde ein Instrument entwickelt, welches aus Videovignetten und einem Fragebogen besteht. Theoretisch hergeleitete Drehbücher dienten als Grundlage für die Videos. In einem mehrstufigen Verfahren wurde das Instrument validiert. Ein Expertenrating konnte inhaltliche, curriculare und ökologische Validität erfolgreich sichern. Der Fragebogen wurde in einer Pilotierung entwickelt. Nach Durchführung der Hauptstudie an drei Universitäten mit N=160 Studierenden konnte die Konstrukt-Validität von 19 Items mittels IRT-Skalierung bestätigt werden. Begleitend wurden Kovariaten wie fachdidaktisches Wissen, Lehrerfahrung und Fachsemester erhoben. Ob und inwiefern physikdidaktisches Wissen und weitere Kovariaten mit professioneller Unterrichtswahrnehmung korreliert, soll in unserem Beitrag berichtet werden.

Referenz:

Wöhlke, Carina & Höttecke, Dietmar (2020). Professionelle Unterrichtswahrnehmung und fachdidaktisches Wissen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 423). Universität Duisburg-Essen

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Ist Authentizität wirklich der Trumpf der Schülerlabore?

Schüttler, Tobias, Watzka, Bianca & Girwidz, Raimund

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Als wichtige Einflussgröße dafür, wie Schülerlabore das Interesse ihrer Besucher fördern, wird oft die dort erlebbare Authentizität genannt. Die Wirkzusammenhänge sind jedoch bislang empirisch noch wenig erforscht. Bei der vorgestellten Interventionsstudie mit Kontrollgruppe wurde der Einfluss der Authentizität von Lernort und –material auf die Wahrnehmung von Zehntklässler*innen, insbesondere auf deren situationales Interesse, untersucht. Dazu wurde ein Workshop zur Infrarotfernerkundung mit unterschiedlich authentischen Messgeräten in einem Schülerlabor des DLR, und in Schulen durchgeführt und evaluiert. Die höchsten Werte für das situationale epistemische Interesse wurden beim objektiv authentischsten Lernsetting im Schülerlabor beobachtet. Aber auch die anderen Gruppen bewerteten die Workshops als signifikant interessanter und authentischer als die Kontrollgruppe deren Physikunterricht. Schülerlabore legen also zu Recht großen Wert auf Authentizität. Zugleich bestätigt die Studie die positive Wirkung authentischer Kontexte auf das Interesse der Lernenden – auch in der Schule.

Referenz:

Schüttler, Tobias, Watzka, Bianca & Girwidz, Raimund (2020). Ist Authentizität wirklich der Trumpf der Schülerlabore?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 365). Universität Duisburg-Essen

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Validierung eines Instruments zum Vergleich zeitbasierter Kodierungen
hinsichtlich wahrgenommener Lernunterstützung

Boele, Nadine & Tepner, Oliver

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für einen gelingenden Unterricht ist es notwendig, Lernende in ihrem Lernprozess zu unterstützen. Um Situationen mit dem Potential zur Lernunterstützung in Unterrichtsvideos zu identifizieren, wurde ein Kodiermanual entwickelt. Dabei ist es oft schwer einzuschätzen, ob sich die Wahrnehmung unterschiedlicher Kodierer auf dieselbe Situation beziehen. Daher wurde ein System entwickelt, um Kodierungen anhand der Zeitstempel als gleich oder ungleich zu identifizieren.
Um die von verschiedenen Kodierern identifizierten Situationen automatisiert zu vergleichen, wurde ein R-basiertes Tool entwickelt, welches die Zeitstempel in einem Toleranzbereich von zwei Sekunden abgleicht. Die Zeitstempel werden graphisch gegenübergestellt, bei einer Übereinstimmung innerhalb des Toleranzbereichs farbig markiert und zusätzlich tabellarisch aufgeführt. Man kann anschließend erkennen, wie viele Kodierungen (nicht) übereinstimmen, was eine einfache Ermittlung der Indercoderreliabilität ermöglicht.
Im Vortrag werden das Kodiersystem, das Auswertungstool und die Ergebnisse der Validierung vorgestellt.

Referenz:

Boele, Nadine & Tepner, Oliver (2020). Validierung eines Instruments zum Vergleich zeitbasierter Kodierungen
hinsichtlich wahrgenommener Lernunterstützung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 369). Universität Duisburg-Essen

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Ressourcen zur Problemlösung: Problemschemata

Woitkowski, David

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Studieneingangsphase Physik ist durch eine Reihe von Problemlösesituationen geprägt. Studierende verbringen nennenswerte Zeit mit dem Lösen von Übungszetteln, die häufig als wesentliche Herausforderung wahrgenommen werden, zumal Problemlösefähigkeiten im Studium i.d.R. nicht explizit gelehrt werden und die im Übungsbetrieb nötigen mathematischen Fähigkeiten recht bald im Studium deutlich ansteigen.

Im Projekt KEMΦ wird die Problemlösefähigkeit zu drei Testzeitpunkten im ersten Studienjahr erhoben. Wesentliche Aspekte der Analyse beziehen sich dabei auf die zur Lösung herangezogenen Ressourcen, insbesondere die Problemschemata. Im Vortrag wird zunächst theoretisch auf diese Schemata eingegangen. Im empirischen Teil wird auf der Basis eines eng an die Anforderungen universitärer Physik-Lehrveranstaltungen angelehnten Testinstruments überprüft, inwiefern sie bei Studierenden vorliegen bzw. genutzt werden können.

Die theoretische und empirische Auseinandersetzung liefert verschiedene Hinweise auf Forschungs- und Lehrdesiderata im Bezug auf die Problemlösefähigkeiten Physikstudierender.

Referenz:

Woitkowski, David (2020). Ressourcen zur Problemlösung: Problemschemata. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 373). Universität Duisburg-Essen

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A video game as an assessment tool of problem-solving competence

Annaggar, Amany & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Erheben der Fähigkeiten zum Lösen komplexer Problemstellungen ist sicherlich eine der Herausforderungen der empirischen Bildungswissenschaften. Mit umfangreichen Testinstrumenten werden verschiedene Einflussgrößen ermittelt, um die zugrundeliegenden kognitiven Mechanismen immer besser verstehen zu können. Während die zunehmenden technischen Möglichkeiten bereits für die Gestaltung von passgenaueren und testökonomischeren Instrumente genutzt werden, sind bei der theoriegeleiteten Umsetzung und Verbindung mit motivationalen Aspekte nur wenige Arbeiten zu beobachten (z.B. zur wiss. Argumentation). In dem Promotionsprojekt wurden Elemente des „Gamification“ Ansatzes systematisch in einem 3D Videospiel umgesetzt, welchem in seiner Architektur ein Kompetenzmodell zum Problemlösen zugrunde gelegt wurde („stealth assessment“). An dem Inhaltsbereich Säuren und Basen wurde die fiktive Welt „Alchemist“ programmiert und in mehreren Design-Schleifen (Experten, Studenten, Schüler, Lehrer) qualitativ weiterentwickelt, bevor es quantitativ (N=75) mit Schülerinnen und Schülern erprobt wurde.

Referenz:

Annaggar, Amany & Tiemann, Rüdiger (2020). A video game as an assessment tool of problem-solving competence. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 377). Universität Duisburg-Essen

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Diagnose divergenter Denkstrategien bei naturwiss. Problemstellungen

Haim, Kurt, Aschauer, Wolfgang & Weber, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Kernaufgabe der Schule muss darin liegen, junge Menschen in ihrer Entwicklung zu unterstützen, um gegenwärtige Problemfelder zu erkennen und entsprechende Problemlösestrategien zu generieren. Deshalb ist es eine wesentliche Aufgabe, Methoden zu entwickeln, die zu einer großen geistigen Flexibilität führen (Schmidkunz & Lindemann, 2003). Dabei ist Problemlösen ein komplexer Prozess, der Faktoren wie Persönlichkeit, Motivation, Umfeld und divergente bzw. konvergente Denkstrategien beinhaltet (Meador, 1997). Divergentes Denken stellt in diesem Zusammenhang einen besonders wichtigen Indikator für das kreative Problemlösepotential dar (Runco & Acar, 2012).

Im Rahmen eines Forschungsprojekts wurden divergente Lösungsstrategien von Jugendlichen bei naturwissenschaftlichen Problemstellungen erhoben. Die Erhebung wurde 2018/19 österreichweit an über 50 Schulen mit ca. 1.200 Schülerinnen und Schülern durchgeführt. Im Rahmen des Vortrags werden das Testformat vorgestellt sowie ausgewählte Ergebnisse präsentiert.

Referenz:

Haim, Kurt, Aschauer, Wolfgang & Weber, Christoph (2020). Diagnose divergenter Denkstrategien bei naturwiss. Problemstellungen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 381). Universität Duisburg-Essen

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