Kategorie: TB2020

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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Variablensalat im Experiment:
Ansätze zur Förderung der Variablenkontrolle

Winkens, Tobias, Goertz, Simon & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Variablenkontrollstrategie (VKS) ist für Experten unmittelbar einsichtig, aber für Lerner oft mit Schwierigkeiten in ihrem korrekten Einsatz verbunden. Studien zeigen, dass dies auch für Schülerinnen und Schüler der Mittelstufe gilt, die oft eigene experimentelle Strategien anwenden.

Um Lernenden die VKS näher zu bringen, kann man mit experimentellen Übungen auf variablenkontrollierte und konfundierte Settings eingehen. Mit konfundierten Experimenten werden häufig widersprüchliche Schlussfolgerungen provoziert, die die Lernenden zum Nachdenken über die verwendeten Settings anregen sollen. Jedoch werden solche Widersprüche von den Lernern oft nicht erkannt. Erst eine direkte Rückmeldung zu den von den Lernern getätigten Aussagen scheint den benötigten Impuls zu liefern, um konfundierte Ansätze zu erkennen.

Im Poster werden verschiedene Ansätze zur Förderung der VKS aufgezeigt. Mit einer kleinen Stichprobe von Schülerinnen und Schülern der Mittelstufe wurden diese Ansätze erprobt, so dass ihre Vor- und Nachteile bewertet und Rückschlüsse auf einen Schuleinsatz gezogen werden können.

Referenz:

Winkens, Tobias, Goertz, Simon & Heinke, Heidrun (2020). Variablensalat im Experiment:
Ansätze zur Förderung der Variablenkontrolle. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 864). Universität Duisburg-Essen

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Konzept zur Öffnung geschlossener Experimentieranleitungen in Chemie

Ehlert, Lars & Tepner, Oliver

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Analysen der PISA-Studie 2015 zeigen, dass deutsche Schülerinnen und Schüler nach der Skala „naturwissenschaftliche Forschung bewerten und Untersuchungen planen“ im internationalen Vergleich nur den 13. Platz belegen. Laut den nationalen Bildungsstandards sind Fähigkeiten im Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung explizites Bildungsziel. Um das selbstgesteuerte Experimentieren besser in die Unterrichtspraxis zu implementieren, wurde im Rahmen dieses Forschungsvorhabens eine Fortbildung zur Konzeption von selbstgesteuerten Experimenten im Chemieunterricht für Realschul- sowie Gymnasiallehrkräfte entwickelt. Dabei wird ein innovatives Strukturierungskonzept eingesetzt, mit dem kochrezeptartige Schulversuche zu selbstgesteuerten und kompetenzorientierten Schülerexperimenten modifiziert werden können. Des Weiteren wird die Reflexionskompetenz der teilnehmenden Lehrkräfte bezüglich der Planung eines selbstgesteuerten Experiments geschult und evaluiert. Im Poster werden das Strukturierungskonzept sowie ausgewählte Testinstrumente vorgestellt.

Referenz:

Ehlert, Lars & Tepner, Oliver (2020). Konzept zur Öffnung geschlossener Experimentieranleitungen in Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 868). Universität Duisburg-Essen

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Der Modelleinsatz beim Schülerexperiment – Eine Prozessanalyse

Przywarra, Tobias & Risch, Björn

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Chemieunterricht sollen Schüler*innen (SuS) experimentelle Ergebnisse mit Modellvorstellungen verknüpfen. Der Einsatz von Modellen unterstützt sie dabei, die Stoffeigenschaften auf Teilchenebene zu verstehen (KMK 2004). Der Prozess des eigenständigen Arbeitens von SuS mit Modellen ist bislang jedoch nicht ausreichend beschrieben (Krüger et al. 2018).

Im Rahmen eines Mixed-Methods-Studiendesigns wird der Forschungsfrage nachgegangen, wann und wie SuS der Sekundarstufe I mentale Modelle während des Experimentierprozesses nutzen. Zudem wird überprüft, ob die Repräsentationsform einen Einfluss auf diesen Prozess hat. Dazu führen SuS Experimente zu Lösungs- und Diffusionsprozessen in Einzelarbeit durch. Die Deutung der Versuche auf Teilchenebene erarbeiten sie sich anhand unterschiedlicher Repräsentationsformen. Experimentalgruppe 1 nutzt haptisch-interaktive Modelle, Experimentalgruppe 2 verwendet digital erweiterte Modelle und die Kontrollgruppe erhält Legebilder mit Illustrationen. Die Datenerhebung erfolgt über die Methode des Lauten Denkens sowie mittels Videografie.

Referenz:

Przywarra, Tobias & Risch, Björn (2020). Der Modelleinsatz beim Schülerexperiment – Eine Prozessanalyse. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 872). Universität Duisburg-Essen

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Messunsicherheiten im Physikunterricht
– Befragung von Lehrkräften in Baden-Württemberg –

Möhrke, Philipp

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für die Einführung einer systematischen Behandlung von Messunsicherheiten in der Schule wurde in den letzten Jahren ein umfangreiches Sachstrukturmodell entwickelt. Es hat sich aber auch gezeigt, dass in der Relevanzeinschätzung einiger Aspekte des Modells Forschungs- und Lehrkraftmeinung weit auseinandergehen. Daher untersucht die präsentierte Studie mit Physiklehrkräften in Baden-Württemberg, welche Relevanzabstufung sich für die Konzepte des Sachstrukturmodells zu Messunsicherheiten in der Sekundarstufe I aus der Perspektive der Physiklehrkräfte ergeben?

Dazu wurde die Relevanzeinschätzung der einzelnen Konzepte des Sachstrukturmodell empirisch mittels einer Online-Befragung von 114 Lehrkräften untersucht und ihre Meinung zu korrespondierenden Lernzielenformulierungen erfragt. Die Ergebnisse zeigen unter anderem, dass eine Relevanzabstufung der Konzepte des Sachstrukturmodells naheliegt. Daneben zeigt sich für einzelne Konzepte zwar, dass diese als relevant bewertet werden, entsprechenden Lernzielen aber eine geringe Relevanz zugewiesen wird.

Referenz:

Möhrke, Philipp (2020). Messunsicherheiten im Physikunterricht
– Befragung von Lehrkräften in Baden-Württemberg –. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 876). Universität Duisburg-Essen

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Messunsicherheiten als Ausgangspunkt der Förderung im Umgang mit Daten

Kok, Karel & Priemer, Burkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Messunsicherheiten sind ein integraler Bestandteil eines Messergebnisses. Obwohl viele Schülerinnen und Schüler (SuS) Schwierigkeiten im Vergleichen von Messdaten aufweisen, wird trotzdem das Thema Messunsicherheiten in der Schule häufig vernachlässigt. Deshalb entwickelten wir eine gestufte Intervention, in welcher die SuS 1.) über die Existenz von Messunsicherheiten, 2.) über ein quantitatives Maß für die Streuung von Daten und 3.) den Vergleich von zwei Messergebnissen lernen. In einem Prä-Post-Studiendesign wollen wir sowohl die Kompetenzen im Umgang mit Messunsicherheiten erfassen, als auch die Fähigkeit, Daten miteinander zu vergleichen.

Das Poster stellt das Studiendesign, die Struktur der Intervention sowie erste Ergebnisse einer Pilotstudie näher vor.

Referenz:

Kok, Karel & Priemer, Burkhard (2020). Messunsicherheiten als Ausgangspunkt der Förderung im Umgang mit Daten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 880). Universität Duisburg-Essen

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Quantenphysik als Teil gymnasialer Allgemeinbildung
FACETTEN für Nicht-MINT-Gymnasiast/innen

Dreyer, Hans Peter

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In der Schweiz müssen Nicht-MINT-Lernende in der Oberstufe Physik belegen. Quantenphysik ist oft bloss «Einblick in moderne Physik». Allgemeine Ziele sehen «Möglichkeiten und Grenzen der Physik» vor, also Natur der Naturwissenschaften (NdN). In der Schulrealität fehlen QP und NdN oft auf der Inhalts- und der Meta-Ebene. FACETTEN DER QUANTENPHYSIK ist ein didaktisch rekonstruierter Kurs für diese Situation. Er orientiert sich an der Geschichte der QP, soweit sie dem Lernen neuer Konzepte dient. Biographische Facetten geben sowohl Anknüpfungspunkte für NdN Themen wie «Theorie und Experiment», als auch inhaltliche Stichworte wie «Welle-Teilchen-Dualismus». Dieses «Paradoxon» führt zum Konzept «Quantenobjekt» bei Licht und Materie. Der Wellenaspekt des Elektrons wird über de Broglie eingeführt, das Bohrsche Modell kritisiert und die Verbindung zum Orbitalmodell des Chemieunterrichts hergestellt. Die Wahrscheinlichkeitsinterpretation der ψ-Wellen leitet über zu Fragen um Schrödingers Katze. Der Poster skizziert Umfeld, Ziele, Aufbau, Schuleinsatz und die Ergebnisse von schriftlichen Prä- und Posttests.

Referenz:

Dreyer, Hans Peter (2020). Quantenphysik als Teil gymnasialer Allgemeinbildung
FACETTEN für Nicht-MINT-Gymnasiast/innen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 820). Universität Duisburg-Essen

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