Kategorie: TB2020

Verstecken wir die Geometrische Algebra in den komplexen Zahlen!

Horn, Martin Erik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Fachliche und fachdidaktische Ausarbeitungen zur Geometrischen Algebra sind in den vergangenen Jahrzehnten im deutschsprachigen Raum auf ein nur geringes Interesse seitens der hochschulischen Fachdidaktik gestoßen. Da es kaum kognitive Hürden sein dürften, die eine fachphysikalische und physikdidaktische Einbindung von Pauli- und Dirac-Algebren in die Modellierung physikalischer Sachverhalte verhindern, ist davon auszugehen, dass es emotionale Hürden sind, die von einer Beschäftigung mit der Geometrischen Algebra abhalten.

Zur Umgehung dieser emotionalen Hürden wird vorgeschlagen, Pauli- und Dirac-Algebren mathematisch so zu verstecken, dass eine Beschäftigung mit ihnen vordergründig nicht auffällt und erst bei einer tiefergehenden Analyse durch emotional blockierte Lernende entdeckt werden wird. Dies gelingt, wenn die Geometrische Algebra durch komplexe und quaternionische Strukturen ausgedrückt und so tief in den komplexen Zahlen verborgen präsentiert wird. Zur Beschreibung von Raumzeiten kann dieser Ansatz ergänzend pseudokomplex reellwertig umgestaltet werden.

Referenz:

Horn, Martin Erik (2020). Verstecken wir die Geometrische Algebra in den komplexen Zahlen!. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 904). Universität Duisburg-Essen

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LEHRE:digital– Online-Plattform zum Erwerb digitaler Lehrkompetenz

Schmoll, Isabel, Thyssen, Christoph, Vogelsang, Christoph & Huwer, Johannes

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Vorgestellt wird eine Lernplattform, die im Zuge des Kolleg Didaktik:Digitals entstanden ist. Diese Lernplattform ist eine Modulare Kursumgebung für angehende Lehrkräfte, welche in gestufter Form Grundlagenkompetenzen zum Umgang mit digitalen Medien (KMK-Standards, TPACK) mit Schwerpunkt im Kontext des Naturwissenschaftsunterrichts der Klassenstufe 5/6 adressiert. Diese Module erlauben es angehenden Lehrkräften, den Umgang mit digitalen Medien fokussiert auf und für den NW-Unterricht zu erlernen bzw. einzuüben. Die modularen Kurse sind sowohl in direkten Kontaktlehrveranstaltungen mit direkter Unterstützung an allen drei Standorten, als auch überregional als webbasierte Variante für das Selbststudium einsetzbar sein (entweder als in LV integrierte Einzelpakete zu einzelnen digitalen Medien bzw. Nutzungsformen oder als blended learning-Szenario). Ferner ist die Lernplattform auch in Lehrerfortbildungen einsetzbar. Die jeweiligen Kursmodule sind „integrativ“ (Nawi Klasse 5/6) auf ein unterrichtliches Szenario bezogen und adressieren im fachdidaktischen Kontext Übungen zur Nutzung digitaler Medien

Referenz:

Schmoll, Isabel, Thyssen, Christoph, Vogelsang, Christoph & Huwer, Johannes (2020). LEHRE:digital– Online-Plattform zum Erwerb digitaler Lehrkompetenz. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 971). Universität Duisburg-Essen

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Studentische Vorgehensweisen bei der Bearbeitung von Rechenaufgaben

Pandikow, Nina & Aufschnaiter, Claudia von

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Rechenaufgaben (RA) der Mechanik stellen Lehramtsstudierende oft vor Herausforderungen, die sie zunächst nicht selbstständig bewältigen können. Es gibt jedoch nur wenige Untersuchungen, die im Detail erfassen, wie Studierende bei der Bearbeitung vorgehen, welche Bearbeitungsschritte typischerweise gut gelingen und wo sich Schwierigkeiten zeigen. Entsprechende Forschungsbefunde können Ansatzpunkte für eine gezielte Förderung liefern. Im Rahmen der vorgestellten Studie soll daher untersucht werden, wie sich die Bearbeitungsprozesse von Studierenden beim Lösen von RA vollziehen und ob, bzw. in welcher Weise, sich diese in drei Semestern verändern. Innerhalb einer ersten Pilotierung wurde bereits das Vorgehen von N=11 Lehramtsstudierenden bei der Lösung von RA in Kleingruppen auf Video aufgezeichnet und Ansätze zur Auswertung der Daten entwickelt. Am Poster werden diese methodischen Zugänge, erste Ergebnisse sowie der geplante Aufbau einer an die Pilotierung anschließenden Haupterhebung vorgestellt.

Referenz:

Pandikow, Nina & Aufschnaiter, Claudia von (2020). Studentische Vorgehensweisen bei der Bearbeitung von Rechenaufgaben. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 908). Universität Duisburg-Essen

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digiPro – Aufgabenbasiertes E-Learning im Chemiestudium

Zehler, Dennis & Schanze, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

digiPro stellt Studierenden und Dozierenden chemiespezifischer Studiengänge im Learning Management System ILIAS eine aufgabenbasierte digitale Lernumgebung zur Verfügung.

Ein übergeordnetes Ziel des Projektes ist es, in Grundlagenvorlesungen der Chemie durch spezielle Aufgaben Lehren, Lernen und Diagnose stärker aufeinander zu beziehen. Dabei stehen neben der Vermittlung bzw. Diagnose relevanter Fachkonzepte die Förderung chemiespezifischer Problemlöse- und Repräsentationskompetenz im Fokus.

Weiterhin fördert die Unterstützung des Lernens in Kleingruppen durch peer-Tutoren geleitete Mechanismen zur Lerngruppenfindung. Besonders in der Studieneingangsphase werden somit durch flexibler zu gestaltende Lernphasen heterogene leistungs- und bildungsbiografische Voraussetzungen und individuelle Studiensituationen besser berücksichtigt.

Die digitale Lernumgebung unterstützt die Gestaltung der Vorlesungsmodule als blended-learning-Kurse. Sie wird im Rahmen des Projektes für mindestens zwei Module des Studiengangs realisiert und kann ggf. auf weitere übertragen werden.

Referenz:

Zehler, Dennis & Schanze, Sascha (2020). digiPro – Aufgabenbasiertes E-Learning im Chemiestudium. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 975). Universität Duisburg-Essen

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Beyond FCI: Internationale Vergleiche mithilfe eines erweiterten FCI

Mutschler, Tanja, Buschhüter, David, Kontro, Inkeri & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die im Rahmen der Bologna-Reform angestrebte Mobilität erfordert eine Standardisierung universitärer Curricula auf europäischer Ebene. In letzter Instanz folgt daraus, dass auch Tests vorhanden sein müssen, die in der Lage sind, vergleichend das Fachwissen der Studierenden in verschiedenen Sprachen zu erfassen. Aufgrund der hohen Akzeptanz und der vorhandenen Übersetzungen ist für das Fach Physik der Force Concept Inventory Test ein vielversprechendes Instrument. Die deutsche Version ist nicht hinsichtlich der Vergleichbarkeit der Übersetzung validiert. Zudem fehlen schwere Items, um auch die Entwicklung von Fachwissen ausreichend gut darstellen zu können. Ziel der vorliegenden Studie ist es, neue Items für den FCI-Test zu entwickeln und diese mithilfe etablierter Verfahren zu übersetzen. In einem ersten Schritt wird mithilfe einer Think-Aloud-Studie (N = 16) die Vergleichbarkeit englisch- und deutschsprachiger Items überprüft und in einer ersten Version präpilotiert (ca. N = 100). Auf Basis der Ergebnisse wird diskutiert, inwiefern sich die Testitems für internationale Vergleiche eignen.

Referenz:

Mutschler, Tanja, Buschhüter, David, Kontro, Inkeri & Borowski, Andreas (2020). Beyond FCI: Internationale Vergleiche mithilfe eines erweiterten FCI. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 912). 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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