Kategorie: TB2020

Innovative Experimentierboxen für den Chemie- und Physikunterricht

Fleischer, Timo, Maier, Simone, Deibl, Ines, Moser, Stephanie, Strahl, Alexander & Zumbach, Jörg

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Wirksamkeit des Einsatzes digitaler Medien auf den Wissens- und Kompetenzerwerb von SchülerInnen ist noch nicht ausreichend beforscht. Befunde sind heterogen und erfassen oftmals nicht Effekte des Unterrichtskonzepts selbst, sondern werden durch etwaige Nebeneffekte des Mediums beeinflusst (z.B. Neuigkeitseffekt). Im Rahmen des Projektes EXBOX-Digital soll die Wirksamkeit digitaler Medien anhand für den Chemie- und Physikunterricht erstellter digitaler Experimentierboxen (EXBOX) überprüft werden. Diese EXBOXen sind im Sinne eines moderat konstruktivistischen Ansatzes konzipiert (Diut, 1995; Mandl et al., 2002) und beinhalten reale SchülerInnenexperimente, adaptive Web-Based-Trainings sowie gestufte Lernhilfen (z.B. AR, Lernvideos). Die digitalen Lernhilfen sowie die (meta-)kognitiven Unterstützungshilfen sollen eine Überforderung der SchülerInnen vermeiden (Stäudel & Wodzinski, 2010). Das Poster stellt erste Ergebnisse der Usability-Studie vor, in der u.a. die Benutzerfreundlichkeit des WBT sowie der adaptiven Hilfen mittels Eye-Tracking und lautem Denken untersucht wird.

Referenz:

Fleischer, Timo, Maier, Simone, Deibl, Ines, Moser, Stephanie, Strahl, Alexander & Zumbach, Jörg (2020). Innovative Experimentierboxen für den Chemie- und Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 963). Universität Duisburg-Essen

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Finde die Fehler!
Experimentelle Testaufgaben zur Evaluation eines Experimentalpraktikums

Geller, Cornelia, Schneider, Jonas & Theyßen, Heike

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Bei den verstärkten Bemühungen der letzten Jahre, die Entwicklung professioneller Handlungs-kompetenzen im Lehramtsstudium zu erfassen, sind Aspekte experimenteller Kompetenz wenig betrachtet worden. Diese sollen Studierende typischerweise in Experimentalpraktika erwerben, die gleichzeitig der Vertiefung fachlicher oder fachdidaktischer Inhalte dienen.

Dagegen soll das hier untersuchte Praktikum schwerpunktmäßig den eigenständigen Aufbau von schulnahen Experimenten sowie den Einsatz analoger und digitaler Messinstrumente fördern. Im Rahmen der Evaluation wurden die Lehramtsstudierenden sowohl hinsichtlich ihrer Selbstwirksamkeitserwartung als auch ihres selbst eingeschätzten Lernzuwachses befragt. Zusätzlich wurden experimentelle Fähigkeiten mit einem neu entwickelten Aufgabenformat erhoben, das die Identifikation und Behebung von Fehlern an Realexperimenten erfordert.

Inwieweit die Untersuchungsergebnisse die Wirkung des Praktikums belegen und die „Fehlersuchaufgaben“ einen Beitrag zur Diagnose experimenteller Fähigkeiten leisten können, soll am Poster diskutiert werden.

Referenz:

Geller, Cornelia, Schneider, Jonas & Theyßen, Heike (2020). Finde die Fehler!
Experimentelle Testaufgaben zur Evaluation eines Experimentalpraktikums. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 900). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality in der Lehramtsausbildung

Stolzenberger, Christoph, Wolf, Nicole, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In diesem Beitrag sollen die Ergebnisse eines Universitäts-Seminars vorgestellt werden, in dem Studierende Apps entwickelten, die „Augmented Reality“ zur didaktischen Erweiterung eines Realexperiments oder eines Schulbuches verwendeten.

Im ersten Beispiel wird gezeigt, wie im Realexperiment mit Schirm, Kerze und Linse mit Hilfe der Augmentierung das physikalische Strahlenmodell von Licht anschaulicher dargestellt und das Verständnis des Sehvorganges im menschlichen Auge verbessert werden kann. Dabei wird die reale Lernumgebung von den Schülern und Schülerinnen weiterhin wahrgenommen, jedoch gezielt mit computergenerierten Informationen überblendet, um die physikalische Modellbildung zu verbessern.

In einem zweiten Beispiel werden im Themenkomplex „Sonnensystem und Mondphasen“ durch die Augmentierung eines Schulbuches die Inhalte durch interaktive Animationen erweitert und veranschaulicht. So kann der Mond in seiner jeweiligen Phase nicht nur von der Erde aus, sondern auch aus anderen Perspektiven betrachtet werden.

Referenz:

Stolzenberger, Christoph, Wolf, Nicole, Kreikenbohm, Annika & Trefzger, Thomas (2020). Augmented Reality in der Lehramtsausbildung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 967). Universität Duisburg-Essen

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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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