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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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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Einsatz adaptiver Testformate und Umsetzung im Projekt ValiDiS

Brüggemann, Volker & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Projekt ValiDiS untersucht die Kompetenzentwicklung naturwissenschaftlichen Denkens bei Lehramtsstudierenden. Zu diesem Zweck wurde ein Multiple-Choice Leistungstest entwickelt, der sich aktuell in der Validierungsphase befindet.

Da das bisherige Testformat (papierbasiert) im Einsatz sehr zeitaufwändig ist, wurde eine alternative Version entwickelt: Ein computeradaptiver Multi-Stage-Test (MST). Dieses Testformat ermöglicht gegenüber klassischen Instrumenten kürzere Befragungen bei gleichbleibender Messgenauigkeit. Auf Grundlage der bereits im Projekt gewonnenen Daten wurden Simulationsstudien durchgeführt, um eine optimale Struktur und Aufgabenzusammenstellung des MST zu gewährleisten.

Die neue Testversion wurde im ersten Quartal 2019 in einer Pilotstudie (N=271) eingesetzt. Im Beitrag werden die Ergebnisse dieser Studie vorgestellt und in Bezug zu den Prognosen aus den Simulationsstudien gesetzt. Zwischen klassischer Testversion und MST wird ein Vergleich gezogen sowie Konsequenzen für den weiteren Entwicklungsprozess und Einsatz diskutiert.

Referenz:

Brüggemann, Volker & Nordmeier, Volkhard (2020). Einsatz adaptiver Testformate und Umsetzung im Projekt ValiDiS. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 98). Universität Duisburg-Essen

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Rumann, Stefan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Rumann, Stefan (2020). Einführung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 2). Universität Duisburg-Essen

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Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Einschätzung experimenteller Kompetenz im hands-on-Test

Murer, Livia, Metzger, Susanne, Vorholzer, Andreas, Bonetti, Angela & Gut, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Projekt ExKoNawi bearbeiten Jugendliche verschiedene Problemtypen und fertigen dabei Protokolle an, mit denen die experimentellen Kompetenzen erhoben werden (Bonetti et. al, in diesem Band). Im Beitrag wird anhand der Aufgaben des Problemtyps «Messen» untersucht, inwiefern sich die Ergebnisse dieser Methode der Kompetenzmessung von Messungen durch Videoaufnahmen während des Experimentierens und Interviews unterscheidet. Dazu wurden 27 Jugendliche (Jahrgangstufe 8, mittleres Niveau) beim Bearbeiten von jeweils 4 Aufgaben videografiert und anschließend interviewt.

Die Methoden wurden auf Populations- und Individualebene verglichen. Auf Populationsebene wurde der Unterschied der Mittelwerte der drei Methoden (Protokoll, Video, Interview) betrachtet. Auf Individualebene wurde der Zusammenhang der Kompetenzwerte der Jugendlichen auf Basis der drei Methoden untersucht. Auf Populationsebene unterscheiden sich die Methoden signifikant. Die Unterschiede entsprechen kleinen bis mittleren Effekten. Auf Individualebene besteht oft kein hinreichend hoher Zusammenhang zwischen den Methoden.

Referenz:

Murer, Livia, Metzger, Susanne, Vorholzer, Andreas, Bonetti, Angela & Gut, Christoph (2020). Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Einschätzung experimenteller Kompetenz im hands-on-Test. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 102). Universität Duisburg-Essen

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