Kategorie: TB2020

Eye Tracking in der physikdidaktischen Forschung

Klein, Pascal, Küchemann, Stefan & Kuhn, Jochen

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In diesem Beitrag werden mehrere physikdidaktische Studien dargestellt, die Eye Tracking als zentrales Werkzeug der Erkenntnisgewinnung nutzen. Inhaltliche Fragestellungen betreffen das Hervorheben relevanter Informationen in graphischen Darstellungen („visual cuing“), der Zusammenhang mit visueller Aufmerksamkeit und erfolgreichem Bearbeiten von Multiple-Choice Aufgaben sowie die Auswirkung von gezielten Interventionen auf das Blickverhalten in Längsschnittstudien. Der Fokus des Vortrags liegt dabei einerseits auf den theoretischen Grundlagen zur Analyse und Interpretation von Augenbewegungen und andererseits auf methodischen Aspekten wie Studiendesign, Datenauswertung und Triangulation mit anderen Datenquellen, um die Zugänglichkeit fachdidaktischer Fragestellungen zu dem Eye Tracking Verfahren zu beurteilen.

Referenz:

Klein, Pascal, Küchemann, Stefan & Kuhn, Jochen (2020). Eye Tracking in der physikdidaktischen Forschung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 138). Universität Duisburg-Essen

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Wirkung visueller und auditiver Hinweise in Videos zu Wirbelströmen

Watzka, Bianca, Hoyer, Christoph, Ertl, Bernhard & Girwidz, Raimund

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In einer Laborstudie wurden die Wirkungen von Hinweisen (visuell vs. auditiv) und Expertise (Novizen vs. Experten) auf die visuelle Aufmerksamkeit und den Wissenserwerb mittels Eye-Tracking und Paper-and-Pencil Test untersucht. Die Probanden betrachteten zwei Experimentiervideos zu Wirbelströmen, die entweder gesprochene Hinweise oder hell-dunkel Kontraste mit Textfeldern enthielten.

Die Ergebnisse zeigten Unterschiede zwischen Novizen und Experten.

Novizen zeigten in Videosequenzen ohne Hinweise Blickverläufe, die durch viele und wahllos ablaufende Blicksprünge charakterisiert waren. Auditive und visuelle Hinweise lenkten die Aufmerksamkeit schnell und sicher auf relevante Bereiche im Video. Jedoch erzeugten visuelle Hinweise gleichzeitig auch ungewollte Split-Attention Effekte. Der Wissenserwerb war zudem abhängig vom Format der Hinweise.

Experten benötigten keine Hinweise, um relevante Bereiche im Video anzusehen.

In diesem Vortrag werden die Studie und deren Ergebnisse vorgestellt sowie die Bedeutung der Ergebnisse für die Praxis diskutiert.

Referenz:

Watzka, Bianca, Hoyer, Christoph, Ertl, Bernhard & Girwidz, Raimund (2020). Wirkung visueller und auditiver Hinweise in Videos zu Wirbelströmen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 142). Universität Duisburg-Essen

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Veränderung des Professionswissens zu NOS im Längsschnitt –
eine Messinvarianzprüfung

Billion-Kramer, Tim, Lohse-Bossenz, Hendrik, Dörfler, Tobias & Rehm, Markus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Ein angemessenes Wissenschaftsverständnis wird in den naturwissenschaftlichen Fachdidaktiken unter der Bezeichnung Nature of Science (NOS) diskutiert und gelehrt. Es stellt ein zentrales Ziel naturwissenschaftlicher Bildung dar. Dazu gehören u. a. folgende Facetten: (a) Differenzierung zwischen Beobachtung und Schlussfolgerung, (b) Veränderung wissenschaftlicher Erkenntnisse im Laufe der Zeit und (c) die Bedeutung von Subjektivität und Kreativität für wissenschaftliche Erkenntnis.

Das Projekt untersucht die Veränderung des Professionswissens angehender Lehrkräfte (N = 289) zu den genannten Facetten im Referendariat. Zur Erhebung wurde ein Vignetteninstrument eingesetzt.

In Strukturgleichungsmodellen zeigen sich nur wenige Veränderungen der Testleistungen über alle Vignetten hinweg. Der fehlende Anstieg der Testleistung wird mit einem Mangel an expliziter Unterrichtspraxis zu Nature of Science interpretiert, zumal weder in Schulbüchern noch im verwendeten Bildungsplan der angehenden Lehrkräfte explizite oder kontextualisierte Unterrichtseinheiten zu NOS zu finden sind.

Referenz:

Billion-Kramer, Tim, Lohse-Bossenz, Hendrik, Dörfler, Tobias & Rehm, Markus (2020). Veränderung des Professionswissens zu NOS im Längsschnitt –
eine Messinvarianzprüfung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 146). Universität Duisburg-Essen

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Verständnisfördernde Lernarrangements zu ausgewählten NOS-Aspekten

Müller, Stefan & Reiners, Christiane S.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Förderung eines adäquaten Verständnisses der Möglichkeiten und Grenzen naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung scheint vor dem Hintergrund aktueller Debatten um die Sicherheit bzw. Glaubwürdigkeit von Erkenntnissen („Fake Science“) und gesellschaftlichen Herausforderungen wie dem Klimawandel von entscheidender Bedeutung zu sein. Eine notwendige Bedingung für ein Verständnis von „Nature of Science“ (NOS) auf Seite der Lernenden stellen adäquate Vorstellungen der Lehrenden dar. Studien zeigen jedoch, dass Lehramtsstudierende zu manchen NOS-Aspekten, wie der Vorläufigkeit von Erkenntnissen, eher naive Ansichten besitzen und diese darüber hinaus besonders resistent gegenüber Veränderungen sind. Im Vortrag werden innovative Ansätze und konkrete Lernarrangements zu diesen Aspekten vorgestellt und diskutiert, welche die epistemologische Kompetenz der Lehramtsstudierenden fördern sollen. Die Ansätze wurden im Rahmen einer qualitativen Studie an der Universität zu Köln in chemiedidaktischen Seminaren erprobt und mithilfe geeigneter Instrumente (u.a. Interviews, Fragebögen) evaluiert.

Referenz:

Müller, Stefan & Reiners, Christiane S. (2020). Verständnisfördernde Lernarrangements zu ausgewählten NOS-Aspekten

. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 150). Universität Duisburg-Essen

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Vorstellungsänderungen von Studierenden zu Nature of Science

Roetger, Rebekka & Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Verschiedene Studien zeigen, dass bei Lehrkräften oft sehr unterschiedlich ausgeprägte und inkonsistente Vorstellungen zu Nature of Science (NoS) vorliegen (Deng et al., 2011; Höttecke & Rieß, 2007). In einem Seminar für angehende Physiklehrkräfte, das fachwissenschaftliche und fachdidaktische Studienanteile vernetzt (Roetger & Wodzinski. 2018), wurden am Beispiel aktueller physikalischer Forschung verschiedene Aspekte von NoS, insbesondere die naturwissenschaftlichen Arbeitsweisen, aus den unterschiedlichen Perspektiven reflektiert.

In der qualitativen Begleitstudie wurde im Prä-Post-Design über Interviews die Wirkung des Seminars auf die Vorstellung der Studierenden zu NoS untersucht. Dabei stand insbesondere die Frage im Fokus, welche Wirkung die authentische Begegnung mit aktueller physikalischer Forschung hat. Es wird deutlich, dass die Studierenden nach der authentischen Begegnung verschiedenen Aspekten von NoS einen höheren Stellenwert zuschreiben (z.B. der Kreativität) oder neu identifizieren (z.B. die Kommunikation). Die zentralen Ergebnisse der Studie werden vorgestellt.

Referenz:

Roetger, Rebekka & Wodzinski, Rita (2020). Vorstellungsänderungen von Studierenden zu Nature of Science. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 154). Universität Duisburg-Essen

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Disziplinübergreifende Lehrerbildung zwischen Fach und Fachdidaktik

Woest, Volker, Engelmann, Philipp, Hoffmann, Clemens, Jünger, Theresa & Simon, Marcel

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Woest, Volker, Engelmann, Philipp, Hoffmann, Clemens, Jünger, Theresa & Simon, Marcel (2020). Disziplinübergreifende Lehrerbildung zwischen Fach und Fachdidaktik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 158). Universität Duisburg-Essen

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Naturwissenschaften integrativ – Ergebnisse eines Entwicklungsprojekts

Engelmann, Philipp, Hoffmann, Clemens & Woest, Volker

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Mit der Implementation naturwissenschaftlicher Verbundfächer mit integrativem Charakter stehen Lehrkräfte in Deutschland mangels adäquater Professionalisierungsangebote vor der Herausforderung, diese Fächer sowohl fachlich qualifiziert und fachdidaktisch kompetent zu unterrichten. An der Friedrich-Schiller-Universität Jena wurden im Zeitraum von 2015 bis 2018 im Rahmen der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ ein Fortbildungskonzept sowie eine universitäre Seminareinheit für (angehende) Naturwissenschaftslehrkräfte entwickelt, die auf das Unterrichten integrierter Naturwissenschaften vorbereiten. Neben der konzeptionellen Entwicklungsforschung nach dem Modell der Didaktischen Rekonstruktion wurden im Sinne eines Mixed-Methods-Designs Lehrer- und Studierendenperspektiven auf fächerübergreifenden Unterricht qualitativ wie quantitativ untersucht und in die Konstruktion der Lernangebote integriert. Im Vortrag werden die Ergebnisse dieses Projektes dargestellt und ein Einblick in die Fort- sowie Seminareinheiten gegeben.

Referenz:

Engelmann, Philipp, Hoffmann, Clemens & Woest, Volker (2020). Naturwissenschaften integrativ – Ergebnisse eines Entwicklungsprojekts. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 162). Universität Duisburg-Essen

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Komplexe organische Stoffklassen im naturwissenschaftlichen Unterricht

Jünger, Theresa & Woest, Volker

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für die „Learning-to-Teach Lab: Science“ des QLB-Projekts werden curriculare Lernbausteine für naturwissenschaftliche Themen unter der Leitlinie „Forschungsorientierung“ entworfen und in schulischen Kontexten erprobt. Dabei werden exemplarische Inhalte sowohl unter dem Prinzip der Didaktischen Rekonstruktion erschlossen als auch methodisch-experimentell für den naturwissenschaftlichen Unterricht aufgearbeitet. Präsentiert wird die Konstruktionsarbeit zur Thematik „Drogen im Chemieunterricht – Die Stoffklasse der Amphetamine“, die bereits mehrfach mit Studierenden und Lehrkräften pilotiert, erprobt und evaluiert wurde. Die Konstruktion erfolgt dabei unter Einbezug von Studierenden in universitären Seminareinheiten, Lehrkräften in Lehrerfortbildungen sowie Fachwissenschaftlern als Kooperationspartner. Der Vortrag stellt erste Ergebnisse des Promotionsvorhabens vor und gibt einen Ausblick über die Untersuchung der Passung der entwickelten Materialien in schulischen Settings.

Referenz:

Jünger, Theresa & Woest, Volker (2020). Komplexe organische Stoffklassen 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. 166). Universität Duisburg-Essen

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Die Ausbildung professioneller Handlungskompetenzen von Chemielehramtsstudierenden im Lehr-Lern-Labor

Simon, Marcel & Woest, Volker

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der Verknüpfung der universitären Lehrerbildung mit Praxisphasen steht immer wieder im Fokus fachdidaktischer Diskussion. Im Zuge der Lernwerkstatt „Learning-to-Teach Lab: Science“ wird das seit 2003 bestehende Schülerlabor Chemie in Jena stärker in die Ausbildung von Lehramtsstudierenden integriert. Angelehnt an das Modell der „Professionellen Handlungskompetenz“ soll so die Reflexionskompetenz der Studierenden in einem inneruniversitären Lernort gefördert werden. In diesem Kontext betreuten bereits in den vergangenen Semestern Studierende unterschiedlicher Fachsemester Schulklassen im Schülerlabor. Der Aufbau der zugehörigen Begleitveranstaltungen orientiert sich am Konzept des „Fachspezifisches Unterrichtscoachings“. Der Prozess zur Etablierung eines Lehr-Lern-Labors wird durch das vorliegende Promotionsvorhaben wissenschaftlich begleitet und evaluiert. Im Vortrag werden sowohl das Konzept der Lehrveranstaltungen als auch erste Ergebnisse der wissenschaftlichen Begleitung bezüglich der Wahrnehmungen und Einstellungen der Studierenden zu dieser Lernform präsentiert.

Referenz:

Simon, Marcel & Woest, Volker (2020). Die Ausbildung professioneller Handlungskompetenzen von Chemielehramtsstudierenden im Lehr-Lern-Labor. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 170). Universität Duisburg-Essen

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Dann mittel‘ halt! Umgang Studierender mit unsicheren Daten in Unterrichtssituationen

Holz, Christoph & Heinicke, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In Zeiten von Fake News steigt die Notwendigkeit Daten sinnvoll bewerten zu können immer weiter an. Im Physikunterricht kann diese Bewertungskompetenz besonders thematisiert werden, da der Umgang mit exp. Daten ein wichtiger Teil von nature of science ist. Abweichende oder schwankende Werte (unsichere Daten) erfordern eine Handlung der Lehrkraft. In unserer Studie legen wir den Fokus daher auf diese Handlungen.

In einem multi-method Ansatz werden das fachmeth. Wissen, die Einstellung zu unsicheren Daten und die SWE von Studierenden erhoben (on action). Diese werden verglichen mit ihren tatsächlichen unterrichtlichen Handlungen (in action), sowie Reflexionen in Interviews (reflection on action). Neben 150 Videos von 50 Studierenden sind in 25 Fällen Videos einer vorgegebenen Einheit vorhanden, die ebenso als Vignette ausgefüllt wurde.

Die Studie zeigt, dass Studierende fast ausschließlich gegen Ende der Experimentiersituation mit unsicheren Daten umgehen. Ein fachmeth. (adäquates) Vorgehen bleibt meist zu Gunsten eines „Kleinredens“ aus. Eine Diskrepanz zwischen in und on action ist deutlich erkennbar.

Referenz:

Holz, Christoph & Heinicke, Susanne (2020). Dann mittel‘ halt! Umgang Studierender mit unsicheren Daten in Unterrichtssituationen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 110). Universität Duisburg-Essen

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