Kategorie: TB2020

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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Experimentiermaterialien und ihr Einfluss auf die Wahrnehmung einer
Lernumgebung

Bögge, Laura & Lühken, Arnim

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Lehr- und Lernmaterial als ein Aspekt des Unterrichtsangebots ist fest in Modellen zur Qualität von Unterricht verankert. Für den naturwissenschaftlichen Unterricht fallen darunter auch die konkret zum Einsatz kommenden Experimentiermaterialien. Unter anderem aus Gründen der Reduktion von Material- und Chemikalienkosten werden vermehrt Low-Cost-Experimentiervorschläge entwickelt, die statt auf klassische Laborausrüstung auf kostengünstigere, ansatzminimierende Materialien aus der Medizintechnik oder auf teilweise umfunktionierte Alltagsgegenstände zurückgreifen. Bislang unklar ist, inwiefern solch ökonomische Entscheidungen Einfluss nehmen auf die fachdidaktische Qualität von Experimenten im Chemieunterricht. Um diesem Desiderat nachzugehen, wurden 5 Experimente von insgesamt N= 300 SchülerInnen in entweder klassischer- oder Low-Cost-Variante durchgeführt und evaluiert. Der Beitrag präsentiert Ergebnisse dieses Vergleichs u.a. in Bezug auf das Kompetenzerleben der SchülerInnen beim Experimentieren mit den jeweiligen Materialpools.

Referenz:

Bögge, Laura & Lühken, Arnim (2020). Experimentiermaterialien und ihr Einfluss auf die Wahrnehmung einer
Lernumgebung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 74). Universität Duisburg-Essen

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Auswirkung virtueller physikalischer Experimente auf das Flow-Erleben

Berger, Markus, Knemeyer, Jens-Peter & Marmé, Nicole

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Bislang schenkte die wissenschaftliche Forschung dem Zusammenhang zwischen virtuellem Experimentieren und dem Flow-Erleben im Physikunterricht der Sekundarstufe I kaum Aufmerksamkeit, obwohl belegt ist, dass das Flow-Erleben ein wesentlicher Faktor des Lernens und bedeutsamer Anreizprädiktor für die Mitarbeit im Physikunterricht ist. Tritt Flow-Erleben auf, so wird auch trotz hoher Beanspruchung das Arbeiten als angenehm erlebt und die eigene Tätigkeit wird als selbstbestimmtes Handeln wahrgenommen.

Der Beitrag nimmt Bezug auf eine aktuelle empirisch-explorative Studie zur Untersuchung der Auswirkungen von virtuell durchgeführten Experimenten auf das Flow-Erleben der Lernenden (407 SchülerInnen, Sek. I) und vergleicht nicht nur die einzelnen Jahrgangsstufen untereinander, sondern zeigt geschlechtsspezifische Unterschiede auf. Die Testung belegt, dass über die ganze Sekundarstufe I hinweg die Mittelwertunterschiede des Flow-Erlebens beim virtuellen physikalischen Experiment schlagend werden und im Vergleich zum Realversuch hochsignifikant höhere Werte aufweisen.

Referenz:

Berger, Markus, Knemeyer, Jens-Peter & Marmé, Nicole (2020). Auswirkung virtueller physikalischer Experimente auf das Flow-Erleben. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 78). Universität Duisburg-Essen

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Individuelles Lernen mit kooperativen
Experimentieraufgaben im Chemieunterricht

Kirstein, Dennis, Habig, Sebastian & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der Gestaltung individueller Lernprozesse kommt auch im naturwissenschaftlichen Unterricht große Bedeutung zu. Häufig werden zur Umsetzung offene und kooperative Ansätze gefordert. Inwieweit solche Ansätze auch beim Experimentieren das individuelle Lernen unterstützen können, ist bislang jedoch nur wenig untersucht worden. Ziel des Projekts ist es, den Einfluss individueller Lernvoraussetzungen und der Lernaktivitäten in einer Kleingruppe auf das individuelle Lernen mit kooperativen Experimentieraufgaben zu untersuchen.

In einer ersten Studie wurden dazu geeignetes Lernmaterial und Leistungstests zu drei Themen des Chemieunterrichts entwickelt und mit 38 Kleingruppen der Jahrgangsstufe 9 an unterschiedlichen Schulformen in Nordrhein-Westfalen erprobt. Die Bearbeitung der Experimentieraufgaben von 25 Kleingruppen wurde videographiert. Aus den Videodaten wurde ein themenübergreifendes Kodiermanual zur Analyse aufgabenbezogener Tätigkeiten und Schwierigkeiten entwickelt. Im Vortrag Im Vortrag werden die Ergebnisse der ersten Studie dargestellt und Bezüge zur zweiten Studie aufgezeigt.

Referenz:

Kirstein, Dennis, Habig, Sebastian & Walpuski, Maik (2020). Individuelles Lernen mit kooperativen
Experimentieraufgaben im Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 82). Universität Duisburg-Essen

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Saliente Überzeugungen von Physiklehrkräften zum Experimentieren

Bernstein, Fabian, Schmeling, Sascha, Wilhelm, Thomas & Woithe, Julia

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Perspektive von Physiklehrkräften auf den Einsatz von Experimenten im Physikunterricht ist durch verschiedene Studien umfassend erforscht worden – auf europäischer Ebene bspw. durch das Labwork in Science Education-Projekt, in dessen Rahmen Ziele von Lehrkräften hinsichtlich des Einsatzes von Experimenten erhoben und analysiert wurden. Diese wie vergleichbare Studien zeichnet dabei aus, dass sie primär didaktische Zielkategorien fokussieren und methodisch auf schriftlichen Befragungen von Lehrkräften beruhen.

Von verschiedener Seite sind Zweifel geäußert worden, inwieweit diese von Lehrkräften angeführten Ziele, mit den in der Planungsphase des Unterrichts tatsächlich wirksam werdenden entscheidungsleitenden Beweggründen zusammenfallen (Millar 2010). Um dies genauer zu untersuchen, wurde eine Dreiländerstudie am CERN in Kooperation mit der Universität Frankfurt initiiert, in der die salienten Überzeugungen zum Experimentieren von Lehrkräften aus Italien, Deutschland und dem Vereinigten Königreich erhoben wurden. Der Vortrag stellt das Studiendesign sowie erste Ergebnisse vor.

Referenz:

Bernstein, Fabian, Schmeling, Sascha, Wilhelm, Thomas & Woithe, Julia (2020). Saliente Überzeugungen von Physiklehrkräften zum Experimentieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 86). Universität Duisburg-Essen

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Einfluss des Experimentiermaterials auf das Experimentieren im Physikunterricht

Boyer, Lina, Stender, Anita & Härtig, Hendrik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Selbstständiges Experimentieren ist ein zentrales Ziel von Physikunterricht. Studien zeigen jedoch, dass SchülerInnen dabei vielfältige Probleme haben und ohne Unterstützung kaum dazu fähig sind. Eine Möglichkeit zur Unterstützung wäre die individuelle Anpassung der Schwierigkeit der Experimente über das Experimentiermaterial an die Fähigkeiten der SchülerInnen. Ausgehend von einer Lehrerbefragung wurden Merkmale identifiziert, die durch die Auswahl von Experimentiermaterial potentiell Einfluss auf die Schwierigkeit von Experimenten nehmen können.

In einer quasiexperimentellen Studie wurde untersucht, inwiefern zwei dieser Merkmale (Anzahl von Kontrollvariablen und Wahlmöglichkeiten) den Experimentierprozess beeinflussen. Dazu wurden drei Mechanik-Experimente in jeweils vier Versionen entwickelt. Die vier Versionen ergeben sich jeweils aus der Kombination der Merkmale in einfacher bzw. anspruchsvoller Ausprägung. Insgesamt wurden die Experimente von 272 GymnasiastInnen der 9. Klasse bearbeitet und deren Versuchsprotokolle analysiert. Die Ergebnisse werden in diesem Vortrag vorgestellt.

Referenz:

Boyer, Lina, Stender, Anita & Härtig, Hendrik (2020). Einfluss des Experimentiermaterials auf das Experimentieren 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. 90). Universität Duisburg-Essen

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Classroom-Management für das sichere und Gemeinsame Experimentieren

Pawlak, Felix & Groß, Katharina

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Classroom-Management umfasst alle Maßnahmen für die Etablierung einer Ordnung im Chemieunterricht, die individuelle und kollektive Lernprozesse von Schüler*innen ermöglichen. Es stellt sowohl für den Regelunterricht als auch für den gemeinsamen Unterricht eine lernwirksame Strategie dar. Das Forschungsprojekt zielt darauf ab, chemiebezogene Maßnahmen für das gemeinsame Experimentieren im inklusiven Chemieunterricht zu untersuchen und Kriterien für dessen sichere und förderliche Gestaltung zu bestimmen.

Auf der Grundlage der Ergebnisse einer explorativen Voruntersuchung zu den Herausforderungen des gemeinsamen Experimentierens im inklusiven Chemieunterricht stellt der Vortrag ein Forschungsprojekt dar, das im Sinne der Evaluationsforschung die chemiespezifischen Maßnahmen des Classroom-Managements (S1) Experimentierregeln und konsequente Umsetzung sowie (S2) Experimentierroutinen hinsichtlich ihrer Bedeutung für das sichere und gemeinsame Experimentieren qualitativ evaluiert und langfristig für die Lehrerausbildung systematisch zu verknüpfen versucht.

Referenz:

Pawlak, Felix & Groß, Katharina (2020). Classroom-Management für das sichere und Gemeinsame Experimentieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 94). Universität Duisburg-Essen

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Habig, Sebastian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Habig, Sebastian (2020). Vorwort. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1). Universität Duisburg-Essen

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