Kategorie: TB2020

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

energie.TRANSFER – Fokus Lehrkräfte
Implementation digitaler Unterrichtseinheiten

Steinmann, Tatjana, Fischer, Julian, Laumann, Daniel, Pfänder, Peter, Kerres, Michael, Neumann, Knut & Weßnigk, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Veränderungen im Bildungssektor (wie z.B. die Digitalisierung) sind zeitaufwendige Prozesse, die nicht linear ablaufen. Auch werden Erkenntnisse aus fachdidaktischer Forschung selten dauerhaft oder nur teils im Unterricht umgesetzt. Eine Voraussetzung für die Weiterentwicklung der Unterrichtspraxis ist die Akzeptanz der Lehrkräfte. Bisher ist es unklar, inwieweit Lehrkräfte digitale in sich geschlossene Unterrichtseinheiten akzeptieren und in ihren Unterricht implementieren.

Ziel des DFG-Transferprojekts „energie.TRANSFER“ ist die Entwicklung und Erprobung digitaler am Basiskonzept Energie orientierter Unterrichtseinheiten (CRUs), die in den jeweiligen individuellen Unterricht implementiert werden können. Zur Vorbereitung der Implementation werden die Lehrkräfte im Rahmen einer Fortbildung geschult.

Der vorliegende Beitrag beschreibt die auf theoretischer Grundlage basierende Entwicklung einer Fortbildung für die Implementation der CRUs bis zur geplanten Reflexion des Einsatzes. Im Fokus der Beforschung stehen Akzeptanz und Einstellungen der Lehrkräfte zu den CRUs (u.A. Stage of Concern).

Referenz:

Steinmann, Tatjana, Fischer, Julian, Laumann, Daniel, Pfänder, Peter, Kerres, Michael, Neumann, Knut & Weßnigk, Susanne (2020). energie.TRANSFER – Fokus Lehrkräfte
Implementation digitaler Unterrichtseinheiten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1015). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

energie.TRANSFER – Identifikation vernetzungsfördernder Unterrichtselemente

Fischer, Julian Alexander , Steinmann, Tatjana, Pfänder, Peter, Laumann, Daniel, Weßnigk, Susanne, Kerres, Michael & Neumann, Knut

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Bildungsstandards für den Mittleren Schulabschluss in Physik fordern den Aufbau strukturierten Fachwissens. Dies soll erreicht werden, indem im Unterricht mittels Basiskonzepten Verknüpfungen zwischen Inhaltsbereichen hergestellt werden. Ziel des DFG-Erkenntnistransfer-Projekts „energie.TRANSFER“ ist die Entwicklung und Erprobung kurzer digitaler Unterrichtseinheiten (CRUs), die mithilfe des Energiekonzepts Verknüpfungen zwischen Inhalten der Sachgebiete der Sekundarstufe I herstellen. Der Beitrag beschreibt eine Teilstudie des Projekts, die einem Design-Based Research-Ansatz folgend die Gestaltung vernetzungsfördernder CRUs untersucht. In diesem Rahmen wurden 12 CRUs theoriegeleitet konzipiert, einzelne CRUs in einer außerschulischen Lernumgebung erprobt und weiterentwickelt. Im Anschluss sollen die CRUs von Lehrkräften im Regelunterricht erprobt und die Wirkung in Bezug auf die Entwicklung vernetzten Wissens erfasst werden. Neben der Entwicklung vernetzungsfördernder CRUs sollen so Erkenntnisse über die Entwicklung eines an Basiskonzepten orientierten Unterrichts gewonnen werden.

Referenz:

Fischer, Julian Alexander , Steinmann, Tatjana, Pfänder, Peter, Laumann, Daniel, Weßnigk, Susanne, Kerres, Michael & Neumann, Knut (2020). energie.TRANSFER – Identifikation vernetzungsfördernder Unterrichtselemente. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1019). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen