Kategorie: TB2020

Der Umgang von Physiklehrkräften und
Physiklehramtsstudierenden mit einem kontroversen Fachkonzept

Heine, Erik & Pospiech, Gesche

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Kontroversen sind ein bedeutsames Charakteristikum wissenschaftlicher Erkenntnisprozesse und können im Physikunterricht von hohem Bildungswert sein. Die Umsetzung dieses Wertes im Unterricht wird wesentlich von der jeweiligen Lehrkraft abhängig sein.

Zur Untersuchung der Perspektive von Physiklehrkräften im Umgang mit einer fachwissenschaftlichen Kontroverse wurde eine Laborstudie durchgeführt, in deren Rahmen Physiklehrkräfte exemplarisch mit unterschiedlichen, einander widersprechenden Positionen zum Begriff der sogenannten „relativistischen Masse“ konfrontiert wurden.

Aus den gewonnenen Daten der dabei entstandenen Gedankenlisten und eingesetzten Vignetten wird mithilfe der qualitativen Inhaltsanalyse nach Mayring zum einen rekonstruiert, welche NoS-Vorstellungen der Physiklehrkräfte sich hierbei zeigen. Zum anderen wird anhand der Antworten zu verschiedenen Textvignetten analysiert, welche Handlungsmöglichkeiten die Lehrkräfte beim Umgang mit kontroversen Fachinhalten im Unterrichtskontext beschreiben. Im Vortrag werden erste Ergebnisse der Hauptuntersuchung vorgestellt.

Referenz:

Heine, Erik & Pospiech, Gesche (2020). Der Umgang von Physiklehrkräften und
Physiklehramtsstudierenden mit einem kontroversen Fachkonzept. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 178). Universität Duisburg-Essen

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Messdaten auswerten lernen – besser argumentieren? Erste Ergebnisse

Ludwig, Tobias, Kardaş, Engin , Donner, Tim & Priemer, Burkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In verschiedenen Studien mit über 1500 Probanden haben wir untersucht, wie Lernende auf der Grundlage selbstständig erhobener, experimenteller Messdaten argumentieren (Ludwig, 2017; Ludwig & Priemer, 2012, 2013; Ludwig, Priemer & Lewalter 2014, 2015, 2016). Es konnte u. a. gezeigt werden, dass das Vorwissen ein eher rationales Argumentieren begünstigt und zum anderen ein adäquater Umgang mit Daten und Messunsicherheiten wichtig für das Lernen beim Experimentieren ist. Vor diesem Hintergrund ist es nun das Ziel, diese Ergebnisse in die Praxis zu transferieren. Dazu wurden zwei digitale Lernumgebungen zur Streuung von Messwerten und zum Vergleich von Mittelwerten entwickelt und in einem längsschnittlichen Design mit n = 75 SchülerInnen der Mittelstufe überprüft. Die Lernumgebungen ermöglichen es, dass Daten unterschiedlicher Qualität interaktiv „simuliert“ und ausgewertet werden können. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass eine gezielte Förderung im Umgang mit Messdaten zu adäquateren Argumentationen führt und sich dies wiederum lernförderlich in Experimentiersituationen auswirkt.

Referenz:

Ludwig, Tobias, Kardaş, Engin , Donner, Tim & Priemer, Burkhard (2020). Messdaten auswerten lernen – besser argumentieren? Erste Ergebnisse . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 118). Universität Duisburg-Essen

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Analyse von Einflussfaktoren auf den Einsatz digitaler Werkzeuge im naturwissenschaftlichen Unterricht

Finger, Alexander, Thyssen, Christoph, Laumann, Daniel & Christoph, Vogelsang

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für die Digitalisierung werden Lehrkräfte benötigt, die digitale Medien adäquat im Fachkontext einsetzen. Befragungen zeigen, dass gerade Lehramtsstudierende dem Einsatz digitaler Medien kritisch gegenüberstehen (Schmidt et al. 2017). Es stellt sich die Frage, welche Erfahrungen Studierende mit digitalen Medien besitzen bzw. während des Studiums sammeln und wie diese ihre Einstellung und Orientierung zum Medieneinsatz im späteren Unterricht beeinflussen. Um dies zu untersuchen wurde eine Befragung, basierend auf der Theory of Planned Behavior (Ajzen & Fishbein 2010), von angehenden Nawi-Lehrkräften (N=603) an 13 Hochschulen durchgeführt. Demnach besitzen Studierende nur geringe lernbezogene Vorerfahrungen mit digitalen Werkzeugen zum Einsatz im naturwissenschaftlichen (auch schulischen) Kontext. Durch eine Pfadanalyse konnte gezeigt werden, dass schulische Lernerfahrungen zu einer Reduzierung subjektiven Hinderungsgründe führen. Lernerfahrungen aus universitären Lehrveranstaltungen können somit Einstellungen und Selbstwirksamkeitserwartungen zum Medieneinsatz positiv beeinflussen.

Referenz:

Finger, Alexander, Thyssen, Christoph, Laumann, Daniel & Christoph, Vogelsang (2020). Analyse von Einflussfaktoren auf den Einsatz digitaler Werkzeuge 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. 182). Universität Duisburg-Essen

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Fortbildung als Schnittstelle für den Transfer: Eine Bestandsaufnahme

Graf, Sönke & Welzel-Breuer, Manuela

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die naturwissenschaftliche Lehrkräftefortbildung ist neben dem Rezipieren von Fachliteratur eine von zwei Hauptschnittstellen zwischen naturwissenschaftsdidaktischer Forschung und Naturwissenschaftslehrkräften (TALIS 2008). Diese Schnittstelle wird zwar auch im Rahmen der Verbesserung der Wirksamkeit einzelner Fortbildungskonzepte immer wieder zum Thema fachdidaktischer Bildungsforschung (z. B. coactiv; ProwiN etc.), jedoch liegen kaum empirische Befunde vor, welche das Prozesshafte von Lehrkräftefortbildungen in den Blick nehmen. Der Beitrag gewährt einen Einblick in die Ergebnisse einer abgeschlossenen Dissertation, welche informelle (Sommerlad & Stern, 1999; Straka, 2000) Kommunikationsakte (Luhmann, 1964, 2005); zwischen Lehrkräften einer internationalen Naturwissenschaftslehrkräftefortbildung systematisch analysiert und ausgewertet hat (Graf, 2019 in Vorb.). Die Ergebnisse konnten in einer aufwendigen Literaturrecherche mit Ergebnissen aus Psychologie (Holland, 1997), Soziologie (Lortie, 2002) und Professions & Weiterbildungsforschung (Borko, 2010) in Verbindung gebracht werden.

Referenz:

Graf, Sönke & Welzel-Breuer, Manuela (2020). Fortbildung als Schnittstelle für den Transfer: Eine Bestandsaufnahme. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 122). Universität Duisburg-Essen

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Fachbezogene Förderung des Einsatzes digitaler Medien

Thoms, Lars-Jochen, Finger, Alexander, Laumann, Daniel, Vogelsang, Christoph, Mayer, Peter & Thyssen, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Lehrkräfte sollten darauf vorbereitet sein, digitale Medien als wirksames Unterrichtswerkzeug einsetzen zu können. Dazu wurden an dreizehn deutschen Universitäten neue Seminare für angehende Lehrkräfte der Naturwissenschaften entwickelt. Außerdem wurden Lehrerfortbildungen für die zweite und dritte Phase angeboten. Umfragen vor und nach der Intervention wurden durchgeführt, um die Wirksamkeit der Maßnahmen und die Änderung der Einstellung der Teilnehmenden gegenüber dem Lernen mit digitalen Medien zu bewerten. Um diese Bewertung über die Universitäten hinweg mit den jeweils intendierten kognitiven und affektiven Lernzielen in Beziehung setzen zu können, wurden die Dozierenden auch nach den angestrebten Zielen in ihren eigenen Kursen befragt. In diesem Beitrag wird erörtert, inwiefern sich Effekte erreichen lassen, die sich mit den Zielsetzungen der Interventionen decken. Basierend auf den Erkenntnissen wird im dritten Beitrag des Symposiums ein Orientierungsrahmen für digitale Kompetenzen angehender Lehrkräfte in den Naturwissenschaften vorgestellt und diskutiert.

Referenz:

Thoms, Lars-Jochen, Finger, Alexander, Laumann, Daniel, Vogelsang, Christoph, Mayer, Peter & Thyssen, Christoph (2020). Fachbezogene Förderung des Einsatzes digitaler Medien. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 186). Universität Duisburg-Essen

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Überzeugungen zum Aufbau
fachinhaltlicher und fachmethodischer Kompetenzen

Petermann, Verena & Vorholzer, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Naturwissenschaftliches Arbeiten als Unterrichtsmethode soll zum Aufbau sowohl fachinhaltlicher als auch fachmethodischer Kompetenzen beitragen. Im (Physik-)Unterricht werden jedoch im Zusammenhang mit dem naturwi. Arbeiten häufig primär fachinhaltliche und nur selten auch fachmethodische (z. B. Daten auswerten) Kompetenzen fokussiert. Wir vermuten, dass die unterschiedlich starke Fokussierung auch damit zusammenhängt, dass sich die sach- und selbstbezogenen Überzeugungen von Lehrkräften zum Lernen und Lehren von Fachinhalten und Fachmethoden unterscheiden. Um dieser Vermutung nachzugehen, wurde in der vorgestellten Studie ein Online-Fragebogen entwickelt und mit N = 70 Lehramtsstudierenden pilotiert. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass sich insbesondere die Überzeugungen zur expliziten Thematisierung von Konzepten, zur schülerorientierten Unterrichtsgestaltung und zu den eigenen unterrichtsbezogenen Fähigkeiten unterscheiden. Im Vortrag werden die Ergebnisse diskutiert und dargestellt, wie perspektivisch der Zusammenhang zwischen Überzeugungen und Handlungen untersucht werden soll.

Referenz:

Petermann, Verena & Vorholzer, Andreas (2020). Überzeugungen zum Aufbau
fachinhaltlicher und fachmethodischer Kompetenzen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 126). Universität Duisburg-Essen

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Variablenkontrollstrategien in der Grundschule

Brandenburger, Martina, Mikelskis-Seifert, Silke, Schwichow, Martin & Wilbers, Jens

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Um mit Experimenten eindeutige Aussagen über Ursache-Wirkungs-Beziehungen zu erlangen, wird beim Vergleich experimenteller Bedingungen lediglich eine Variable verändert und alle anderen konstant gehalten. Dieses grundlegende Prinzip der Erkenntnisgewinnung wird als Variablenkontrollstrategie (VKS) bezeichnet.

Studien zeigen, dass Grundschulkinder in der Lage sind, ein angemessenes Verständnis der VKS zu entwickeln (zB Chen & Klahr, 1999). Hierbei wird die VKS über vier Teilfähigkeiten (u. a. Interpretieren und Identifizieren) beschrieben. Die Ausprägungen der Teilfähigkeiten werden in Tests jedoch nur implizit gegeneinander abgegrenzt und die VKS wie ein eindimensionales Konstrukt behandelt. Um einen Überblick über die Ausprägungen der Teilfähigkeiten bei Grundschülern zu erlangen, wurde ein Test mit typischen physikalischen Kontexten des Sachkundeunterrichts (z.B. Schwimmen) entwickelt und erprobt (N~300).

Im Vortrag werden Items und Ergebnisse der Erhebung vorgestellt. Insbesondere werden die Teilfähigkeiten der VKS betrachtet und typische Schülerfehler herausgearbeitet.

Referenz:

Brandenburger, Martina, Mikelskis-Seifert, Silke, Schwichow, Martin & Wilbers, Jens (2020). Variablenkontrollstrategien in der Grundschule. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 130). Universität Duisburg-Essen

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Intervention zur Variablenkontrollstrategien in der Grundschule

Salim, Cem, Brandenburger, Martina, Mikelskis-Seifert, Silke & Schwichow, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In der Primarstufe spielt das Experimentieren unter Beachtung der Variablenkontrollstrategien (VKS) eine wichtige Rolle. Grundschüler planen jedoch vor einer unterrichtlichen Intervention oft keine kontrollierten Experimente, da sie mehrere Variablen gleichzeitig testen wollen oder das Prinzip der Kontrolle überinterpretieren und identische Bedingungen vergleichen. Im Rahmen einer Interventionsstudie mit N = 40 Drittklässlern wurde untersucht, wie sich die Vorstellungen von Grundschulkinder bezüglich der Planung und Interpretation kontrollierter Experimente durch eine kurze direkte Instruktion verändern. Das im Prä- Post- und Follow-Up-Test eingesetzte Testinstrument unterscheidet dabei nicht nur in angemessene und unangemessene Antworten, sondern erfasst über die Distraktoren der Aufgaben auch bekannte Fehlvorstellungen bezüglich der VKS. Ein Treatment-Kontrollgruppenvergleich zeigt, dass Schüler durch eine direkte Instruktion adäquate Vorstellungen entwickeln, während die Schüler der Kontrollgruppe häufiger und konsistenter Fehlvorstellungen aufzeigen.

Referenz:

Salim, Cem, Brandenburger, Martina, Mikelskis-Seifert, Silke & Schwichow, Martin (2020). Intervention zur Variablenkontrollstrategien in der Grundschule. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 134). Universität Duisburg-Essen

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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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