Kategorie: TB2020

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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Entwicklung einer Fortbildung zum Medieneinsatz – Was ist wichtig?

Ostermann, Anje, Härtig, Hendrik, Kampschulte, Lorenz, Ropohl, Mathias, Schwanewedel, Julia & Lindmeier, Anke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Von Lehrkräften wird gefordert, dass sie Medien im Unterricht sinnvoll einsetzen. Demgegenüber ist die tatsächliche Nutzung jedoch noch deutlich geringer. Neben organisationalen Merkmalen und den Kompetenzen der Lehrkräfte erweist sich das Vorhandensein von Promotoren als wichtiger Bedingungsfaktor für den Medieneinsatz (Prasse, 2012). Als solche können Lehrkräfte, die Aufgaben in der Beratung und Ausbildung übernehmen, fungieren. Gleichzeitig gibt es bisher kaum dokumentierte Vorschläge, wie Merkmale von Medieneinsatz Gegenstand in der Beratung und Unterrichtsentwicklung sein können. Am Beispiel für den Medieneinsatz im Mathematikunterricht wird deswegen die Entwicklung einer Fortbildung beschrieben, die Beratungskompetenzen mit Bezug zum Medieneinsatz und unter Berücksichtigung der aktuellen Forschungslage vermitteln soll. Dabei sollen in einem Design-Research-Ansatz durch eine schrittweise Entwicklung und Evaluation Gestaltungsprinzipien einer solchen Fortbildung konkretisiert werden. Auf dem Poster wird die Entwicklung der Fortbildung vorgestellt.

Referenz:

Ostermann, Anje, Härtig, Hendrik, Kampschulte, Lorenz, Ropohl, Mathias, Schwanewedel, Julia & Lindmeier, Anke (2020). Entwicklung einer Fortbildung zum Medieneinsatz – Was ist wichtig?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 983). Universität Duisburg-Essen

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Unterrichtsplanung mit Perspektiven

Neppl, Stephanie & Rincke, Karsten

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Woher weiß ich, was meine SchülerInnen brauchen, damit sie verstehen, was ich will?
Für die Planung und Gestaltung von Interaktionen im Unterricht sind eine Vielzahl an Kompetenzen hilfreich.
Das vorgestellte Projekt vertritt mit Theorien u. a. der Soziologie und Reflexionsfähigkeit die These, dass Perspektivenübernahme einen zusätzlichen Bestandteil der Lehrerprofession darstellt und einen wesentlichen Beitrag zum Gelingen der Planung von Interaktion leistet.
Es wurde ein Seminarformat entwickelt, in welchem sich Studierende bei der Unterrichtsplanung gezielt mit der Unterschiedlichkeit von Perspektiven (Lehrkräfte, SchülerInnen, Fachwissenschaft, Didaktik) im Unterricht befassen und Möglichkeiten entwickeln, ihnen zu begegnen und sie zu koordinieren.
Mit Hilfe einer qualitativen Interviewstudie werden die Lerngelegenheiten des Seminars eingeschätzt, inwiefern sie den intendierten Gedanken weitergeben. Zusätzlich werden die Auswirkungen der Erfahrungen der Studierenden im Seminar in Bezug auf das Studium untersucht. Die Ergebnisse aus einer qualitativen Inhaltsanalyse werden vorgestellt.

Referenz:

Neppl, Stephanie & Rincke, Karsten (2020). Unterrichtsplanung mit Perspektiven. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1047). Universität Duisburg-Essen

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Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik

Teichrew, Albert & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Modellieren von Phänomenen oder Simulieren komplexer Systeme ist aus Wissenschaft und Technik nicht mehr wegzudenken. Mit der Geometrie-Software GeoGebra erstellte dynamische Modelle eignen sich zum virtuellen Experimentieren und tragen zur Hypothesenbildung bei. Reale Experimente stellen zwar die reinste Form der wissenschaftlichen Auseinandersetzung mit Naturphänomenen dar, sie können jedoch mit digitalen Inhalten erweitert werden. Diese werden über das Kamerabild so eingeblendet, als ob sie sich tatsächlich im Raum befinden würden. Die virtuellen Bestandteile erweitern die realen Strukturen dort, wo nicht beobachtbare Elemente zum Verständnis des Experiments beitragen und den Vergleich von Modell und Realität erleichtern. In einem von der Joachim Herz Stiftung geförderten Lehrvorhaben wird in einem Praktikum zur Optik für Lehramtsstudierende eine digitale Lernumgebung zur Vorbereitung eingesetzt und ein AR-Experiment durchgeführt. Im Rahmen einer explorativen Studie wurde mithilfe von Bildschirmaufnahmen untersucht, wie das Lernen mit AR-Experimenten verläuft.

Referenz:

Teichrew, Albert & Erb, Roger (2020). Einsatz und Evaluation eines Augmented Reality-Experiments zur Optik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 987). Universität Duisburg-Essen

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Vergleich von Zugängen zur Mechanik in der Sekundarstufe I

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Forschung zeigt, dass SchülerInnen nach dem Mechanikunterricht der Sek. I über kein angemessenes physikalisches Verständnis verfügen und weiterhin Fehlvorstellung aufweisen (Schecker et al., 2018).

Eine quantitative Vergleichsstudie soll die Bedeutung von Sachstruktur und Lernprozessorientierung für die Qualität des Mechanikunterrichts in der Sek. I untersuchen. Dem zweidimensionalen Mechanikkonzept mit Kraftstößen (Tobias, 2010) wird ein neuer eindimensionaler Lehrgang mit konstanten Kräften gegenübergestellt. Im ersten Teil der Hauptuntersuchung im Schuljahr 19/20 unterrichtet eine Gruppe von Lehrkräfte (N=15) nach dem zweidimensionalen und eine andere Gruppe (N=15) nach dem eindimensionalen Konzept, wobei die Lernprozessstruktur gleich gehalten wird. Im zweiten Teil (Schuljahr 20/21) unterrichten andere Lehrkräfte (jeweils N=15) nach beiden Mechaniklehrgängen, wobei die Lernprozessorientierung für beiden Gruppen in gleicher Weise verändert wird.

Auf dem Poster wird das Studiendesign und ein Vergleich der beiden Mechanikkonzepte inklusive der Lernprozessorientierung vorgestellt.

Referenz:

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas (2020). Vergleich von Zugängen zur Mechanik 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. 1051). Universität Duisburg-Essen

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Förderung internaler Modellbildung durch Augmented Reality

Keller, Sebastian, Rumann, Stefan & Habig, Sebastian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für das Erlernen chemischer Fachinhalte ist ein ausgeprägtes räumliches Vorstellungsvermögen essentiell. Die Konstruktion mentaler Modelle ist für viele Lernende jedoch schwierig, insbesondere bei der Verarbeitung dreidimensionaler Strukturen. Ein vielversprechender Ansatz zur Förderung der internalen Modellkonstruktion bietet das Einbinden von Augmented Reality (AR) in konventionelle Lernmaterialien. Damit ist es möglich, mittels mobiler Endgeräte virtuelle 3D-Objekte oder Animationen in realen Lernumgebungen abzubilden. So können zum Beispiel, Kugel-Stab-Modelle chemischer Moleküle oder auch komplexere Molekülorbitale visualisiert werden.

Bisher ist jedoch wenig über die Wirksamkeit AR unterstützter Lernsettings auf kognitive und affektive Lernervariablen bekannt. Dieser Beitrag stellt ein DFG-Forschungsprojekt vor, das an dieser Lücke ansetzt und u. a. die Lernwirksamkeit dieses Medieneinsatzes im Rahmen zweier experimenteller Studien untersucht. Neben der allgemeinen Projektübersicht werden Ergebnisse einer qualitativen Vorstudie zum Umgang mit der AR Lernumgebung präsentiert.

Referenz:

Keller, Sebastian, Rumann, Stefan & Habig, Sebastian (2020). Förderung internaler Modellbildung durch Augmented Reality. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 991). Universität Duisburg-Essen

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Fidelity of Implementation im Zuge fachdidaktischer Entwicklungsarbeit

Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Schubatzky, Thomas , Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Entwicklung evidenzbasierter Unterrichtskonzepte (eUk) ist seit Jahren fester Bestandteil fachdidaktischer Forschung. Ihre Evaluation findet meist in einem (quasi-)experimentellen Design statt. Werden derartige Studien in einem Feldsetting durchgeführt, bleiben dabei häufig Fragen offen, wie: Wurde das eUk so umgesetzt, wie ursprünglich von den Entwicklern angedacht? Welche Aspekte des eUk tragen besonders zur gewünschten Wirkung bei? Dies resultiert u.a. in einer verringerten Validität derartiger Projekte, da positive oder negative Effekte nicht direkt mit den entwickelten Materialien in Verbindung gebracht werden können. Um derartige Validitätsprobleme aufzugreifen, wird das Konzept von „Fidelity of Implementation für fachdidaktische Entwicklungsforschung“ vorgestellt, mit Hilfe dessen es gelingen soll, die Effektivität von Unterrichtskonzepten unter besonderer Berücksichtigung der Umsetzungstreue besser einzuschätzen. Auf dem Poster werden das entwickelte Rahmenkonzept sowie erste Entwicklungsergebnisse präsentiert.

Referenz:

Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Schubatzky, Thomas , Burde, Jan-Philipp & Wilhelm, Thomas (2020). Fidelity of Implementation im Zuge fachdidaktischer Entwicklungsarbeit. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1055). Universität Duisburg-Essen

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