Kategorie: TB2020

Förderung der experimentellen Kompetenz im Flipped Classroom – Eine Erprobung von Unterrichtsmaterialien in der Optik

Lutz, Wolfgang & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Nutzung digitaler Medien im Flipped Classroom kombiniert mit einer interaktiven Lernplattform impliziert ein großes Potential für eine bessere Vermittlung der experimentellen Kompetenz. Hierdurch können sich die Schüler im Vergleich zum klassischen Unterricht aktiver mit den Inhalten auseinandersetzen, dabei ihr individuelles Lerntempo wählen und durch die selbstständige Vorbereitung von Experimenten die Theorie und Praxis besser miteinander verknüpfen.

Auf dieser Idee aufbauend wird ein Unterrichtskonzept mit entsprechenden Materialien für die 8. Jahrgangsstufe am Gymnasium in zwei Themenbereichen dimensioniert. Die Entwicklung der experimentellen Kompetenz wird im Rahmen der Studie mit dem MeK-LSA-Test (Theyßen et al., 2016) erfasst und im Cross-Over-Design mit den erzielten Ergebnissen im klassischen Unterricht verglichen. Ebenso werden die Leistungsfähigkeit, die Motivation und das Interesse der Schüler beider Methoden gegenübergestellt.

Referenz:

Lutz, Wolfgang & Trefzger, Thomas (2020). Förderung der experimentellen Kompetenz im Flipped Classroom – Eine Erprobung von Unterrichtsmaterialien in der Optik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1031). Universität Duisburg-Essen

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Digital vs. Papier
Lernerfolg und kognitive Belastung im Vergleich

Koenen, Jenna, Mariot, Lars & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Digitalisierte Lehr-/Lernmethoden gewinnen zunehmend an Bedeutung. Diesen Methoden wird häufig ein großer Lernzugewinn zugesprochen. Dieser wird jedoch häufig nicht systematisch untersucht. Dieses Poster geht daher der Frage nach, inwieweit sich Lernen mit einem papierbasierten Praktikumsskript der Physikalischen Chemie vom Lernen mit einem digitalisierten Skript unterscheidet. Beide Skripte kommen in Kombination mit einem Glossar zum Einsatz, welches ebenfalls papierbasiert bzw. digital umgesetzt wurde. Betrachtet werden der Fachwissenszuwachs durch die Lernphase, die kognitive Belastung während der Lernphase sowie die Motivation vor Beginn der Lernphase. In Abhängigkeit von der Bekanntheit der Form des Lernmaterials zeigen sich bei den Studierenden zunächst Unterschiede in der Erfolgswahrscheinlichkeit sowie der Misserfolgsbefürchtung. Jedoch ergeben sich signifikante Lernzuwächse innerhalb der Gruppen, allerdings keine Unterschiede zwischen den Varianten. Für die kognitive Belastung während der Lernphase finden sich in den Gruppen jedoch unterschiedliche Trends.

Referenz:

Koenen, Jenna, Mariot, Lars & Tiemann, Rüdiger (2020). Digital vs. Papier
Lernerfolg und kognitive Belastung im Vergleich. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1035). Universität Duisburg-Essen

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Gamification
Ein Ansatz zur Erhebung mentaler Modelle?

Dictus, Christian & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die zunehmende Digitalisierung des Bildungsbereichs ermöglicht sowohl zur Vermittlung als auch zur Erhebung von Kompetenzen neue, viel versprechende Möglichkeiten und stellt gleichzeitig die empirischen Bildungswissenschaften aber auch vor große Herausforderungen. In diesem Spannungsfeld untersucht das Promotionsprojekt die Externalisierung mentaler Modelle durch einen Gamification-Ansatz. Mentalen Modellen kommt als Voraussetzung für ein tiefgreifendes Verständnis chemischer Fragestellungen und davon ausgehend der erfolgreichen Lösung komplexer Problemstellungen eine zentrale Bedeutung zu. Gleichzeitig bietet eine spielorientierte, digitale Umgebung sowohl technisch weiterführende Möglichkeiten als klassische Erhebungsmethoden und reduziert darüber hinaus durch motivationale Elemente Ermüdungserscheinungen bei der Testung. Das Poster stellt den Ansatz der Studie vor.

Referenz:

Dictus, Christian & Tiemann, Rüdiger (2020). Gamification
Ein Ansatz zur Erhebung mentaler Modelle?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1039). Universität Duisburg-Essen

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Lehren mit Multimedia, Fernlaboren und 3D-Druck im Physikunterricht

Hoyer, Christoph, Thoms, Lars-Jochen & Girwidz, Raimund

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Lehrvorhaben „Mit digitalen Medien experimentelle Kompetenzen und komplexe Datenauswertungen schulen“ behandelt den Einsatz digitaler Medien im Physikunterricht anhand von konkreten Unterrichtsinhalten. Das Projekt wird von der Joachim Herz Stiftung gefördert.

Als besondere Schwerpunkte sind dabei zu nennen: ein didaktisch fundierter Einsatz von digitaler Messwerterfassung (wobei mit Produkten der Lehrmittelhersteller, aber auch mit dem Arduino als kostengünstige Alternative gearbeitet wird); Unterrichten mit ferngesteuerten und virtuellen Experimenten; optimierte und multiple Darstellungen von Messwerten. Zu allen Bereichen werden multimediatheoretische Aspekte aufgezeigt.

Neben der Auswertung von Messdaten mit Tabellenkalkulationsprogrammen lernen Studierende auch, mit einem 3D-Drucker multimodale Darstellungen anzufertigen.

Am Ende des Semesters erarbeiten die Studierenden interaktive Arbeitsmaterialien für schülerzentriertes Experimentieren im Fernlabor. Daraus wird ersichtlich, inwieweit die Ziele der Lehrveranstaltung erreicht wurden. Am Poster wird das Projekt vorgestellt.

Referenz:

Hoyer, Christoph, Thoms, Lars-Jochen & Girwidz, Raimund (2020). Lehren mit Multimedia, Fernlaboren und 3D-Druck 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. 979). Universität Duisburg-Essen

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Einführung von Gleichstromkreisen mit elektrischem Feld

Aschauer, Wolfgang

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im traditionellem Physikunterricht der Sekundarstufe II nimmt das elektrische Feld bei der Betrachtung von Gleichstromkreisen, wenn überhaupt, nur eine sehr untergeordnete Rolle ein. Es ist daher nicht überraschend, dass viele Schülerinnen und Schüler falsche Kausalbeziehungen herstellen. Sie sind beispielsweise der Meinung, dass der elektrische Strom das elektrische Feld hervorrufen würde (Aschauer, 2017; Rainson et al., 1994). Basierend auf dem Konzept von Härtel (2012) bzw. Chabay & Sherwood (2006) wurde eine Unterrichtssequenz für die Sekundarstufe II entwickelt, in der Gleichstromkreise mithilfe von Oberflächenladungen und dem elektrischen Feld analysiert werden. Dadurch werden Stromkreise nicht nur mehr quasistatisch beschrieben, sondern es können auch Effekte studiert werden, wie sie beispielweise ein Einschaltprozessen auftreten. Die Evaluierung der Unterrichtssequenz erfolgte in einer Laborstudie in Form von Akzeptanzbefragungen. Das Unterrichtskonzept und exemplarische Ergebnisse werden im Beitrag vorgestellt.

Referenz:

Aschauer, Wolfgang (2020). Einführung von Gleichstromkreisen mit elektrischem Feld. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 1043). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung eines Fachpraktikums im Techniklehramt

Ermel, Dorothee & Riese, Josef

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die gesellschaftliche Relevanz technischer Anwendungen bzw. der Einfluss von Technik auf unseren Alltag wird immer größer. Folgerichtig ist das Fach Technik in allgemeinbildenden Schulen mittlerweile in jedem Bundesland Deutschlands vertreten, so dass aktuell der Bedarf mit regulär qualifizierten Techniklehrkräften kaum gedeckt werden kann. Vor diesem Hintergrund wurde an der RWTH Aachen unter Federführung der Physikdidaktik ein neuer Lehramtsstudiengang Technik konzipiert. Im vorgestellten Projekt wird hierfür ein Fachpraktikum nach dem Design-Based-Research Ansatz entwickelt, in dem die Studierenden praktische Kompetenzen zum Einsatz von Werkzeugen, Materialien und Vorrichtungen im Unterricht allgemeinbildender Schulen erwerben sollen. Um die Studierenden bestmöglich auf die späteren beruflichen Anforderungen vorzubereiten, wird zunächst eine Bedarfsanalyse unter Nutzung von Interviews mit SchulpraktikerInnen und Fachleitungen vorgenommen. Auf dem Poster werden u.a. das Forschungsdesign sowie der erste Entwicklungszyklus vorgestellt.

Referenz:

Ermel, Dorothee & Riese, Josef (2020). Entwicklung eines Fachpraktikums im Techniklehramt. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 916). Universität Duisburg-Essen

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Chemiestudierende im Profil – Ergebnisse einer Clusteranalyse

Janke, Salome, Habig, Sebastian, Walpuski, Maik & Sumfleth, Elke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In den letzten Jahren wurden Bedingungsfaktoren für Studienerfolg in den MINT-Fächern zunehmend aus verschiedenen Perspektiven untersucht. Gerade für das Fach Chemie, das von einer hohen Studienabbruchquote von aktuell ca. 45 % geprägt ist, werden Kenntnisse über allgemeine, sowie fachspezifische Studienerfolgsprädiktoren immer relevanter (Heublein et al., 2018). Die Forschergruppe ALSTER konnte verschiedene affektive und kognitive Faktoren identifizieren, die den Studienerfolg für Chemiestudierende der ersten beiden Semester beeinflussen (Averbeck et al., 2017). Dieser Beitrag stellt ein Projekt vor, in dem u. a. die Fragestellung untersucht wird, ob sich Studierende hinsichtlich der Merkmalsausprägungen relevanter Studienerfolgsprädiktoren in erkenn- und interpretierbare Gruppen einteilen lassen. Als methodischer Zugang wird eine hierarchische Clusteranalyse gewählt. Die gewonnenen Erkenntnisse können dabei helfen, „Risikostudierende“ frühzeitig zu erkennen und sinnvolle Unterstützungsmaßnahmen zu entwickeln. Erste Ergebnisse sollen im Rahmen der Jahrestagung präsentiert werden.

Referenz:

Janke, Salome, Habig, Sebastian, Walpuski, Maik & Sumfleth, Elke (2020). Chemiestudierende im Profil – Ergebnisse einer Clusteranalyse. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 920). Universität Duisburg-Essen

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Längsschnittstudie im Grundschulpädagogik-Sachunterrichtsstudium:
Selbstkonzepte & Überzeugungen (1-Jahres-Daten)

Rehfeldt, Daniel, Straube, Philipp & Köster, Hilde

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Zuge des Lehrkräftemangels wurden auch an der Freien Universität Berlin in der Grundschulpädagogik die Studierendenzahlen stark erhöht. Bislang gaben Studierende hier pädagogisch orientierte Studienwahlmotive an. Zudem zeigten sie wenig leistungsorientierte Berufsziele. Studierende im Fach Sachunterricht zeigten im Vergleich zu Lehramtsstudierenden des Fachs Physik überdies eine geringere Leistung im wissenschaftlichen Denken bei gleichzeitig hohen schulischen Leistungen.

Unklar ist, inwiefern diese Diagnosen auch unter der neuen Rahmenbedingung eines erheblich erweiterten Kreises der Studierenden weiterhin Gültigkeit besitzen und ob sie sich im Laufe des Studiums verändern. Dies würde zu einer notwenigen Anpassung von Studienstrukturen und –inhalten veranlassen.

Die hier dargestellte Studie ist als Längsschnittstudie über die nächsten sechs Jahre geplant (N > 500). Dabei werden Studienmotivation, Selbstkonzepte und das wissenschaftliche Denken erhoben. Im Poster werden das Studiendesign und die Ergebnisse der ersten Befragung im Rahmen einer Clusteranalyse vorgestellt.

Referenz:

Rehfeldt, Daniel, Straube, Philipp & Köster, Hilde (2020). Längsschnittstudie im Grundschulpädagogik-Sachunterrichtsstudium:
Selbstkonzepte & Überzeugungen (1-Jahres-Daten). In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 924). Universität Duisburg-Essen

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Theoriebezüge in Diagnoseprozessen von Physiklehramtsstudierenden

Münster, Christoph & Aufschnaiter, Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Rahmen von Diagnoseprozessen sollen Lehrkräfte die Kompetenzen und Lernprozesse von Schüler*innen erfassen sowie die Kompetenzanforderungen von Aufgaben analysieren, um daran anschließend Förderangebote abzuleiten. Für eine differenzierte Diagnostik können Theorien und empirische Befunde (Theoriebezüge) als zentrale Orientierungspunkte dienen. So helfen z. B. Learning Progressions (LP), das Verständnis von Schüler*innen differenziert zu deuten, anstatt dichotom zu werten. Im Projekt wird analysiert, wie Physiklehramtsstudierende ihren Diagnoseprozess strukturieren und wie sie Theoriebezüge, insbesondere LP, dabei nutzen. 18 Studierende wurden bei der Auseinandersetzung mit LP und diagnostischen Aufgaben in einem physikdidaktischen Seminar 12 Stunden videografiert. Die Videodaten und schriftlichen Arbeitsprodukte der Studierenden werden kategorienbasiert ausgewertet. Auf dem Poster werden das Setting, das entwickelte Kategoriensystem sowie erste Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Münster, Christoph & Aufschnaiter, Claudia von (2020). Theoriebezüge in Diagnoseprozessen von Physiklehramtsstudierenden. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 928). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung diagnostischer Fähigkeiten im Theorie-Praxis-Bezug

Steffentorweihen, Barbara & Theyßen, Heike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Um Lehramtsstudierende der Physik bei der Entwicklung ihrer Fähigkeiten zur Diagnostik der Lernstände und -prozesse von Schüler*innen zu unterstützen, werden ihnen im Rahmen einer Theorie-Praxis-Veranstaltung entsprechende Lerngelegenheiten angeboten. Neben Theorieanteilen und Diagnostik anhand von Textvignetten umfasst die Veranstaltung auch Diagnostik “on the fly” in Lehr-Lern-Situationen mit Kleingruppen (im Lehr-Lern-Labor). Zur qualitativen Untersuchung der Entwicklung der diagnostischen Fähigkeiten werden unterschiedliche Instrumente zur Datenerhebung eingesetzt und aufeinander bezogen analysiert, wie beispielsweise Textvignetten und schriftliche Reflexionsbögen zu den erlebten Lehr-Lern-Situationen. Auf dem Poster werden Ergebnisse der Auswertung vorgestellt. Das “PraxisLab Physik” ist eingebunden in das im Rahmen der „Qualitätsoffensive Lehrerbildung“ vom BMBF geförderte Projekt „Professionalisierung durch Vielfalt (ProViel)“ (www.uni-due.de/proviel/).

Referenz:

Steffentorweihen, Barbara & Theyßen, Heike (2020). Entwicklung diagnostischer Fähigkeiten im Theorie-Praxis-Bezug. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 936). Universität Duisburg-Essen

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