Kategorie: TB2020

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Augmented Reality (AR) als Werkzeug im naturwissenschaftlichen Unterricht

Peschel, Markus, M. Kay, Christopher W. , Lauer, Luisa, Seibert, Johann, Marquardt, Matthias & Lang, Vanessa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Referenz:

Peschel, Markus, M. Kay, Christopher W. , Lauer, Luisa, Seibert, Johann, Marquardt, Matthias & Lang, Vanessa (2020). Augmented Reality (AR) als Werkzeug im naturwissenschaftlichen Unterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 940). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Augmented Reality (AR) in der Primarstufe –
Entwicklung einer AR-gestützten Lehr-Lerneinheit zum Thema Elektrik

Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lang, Vanessa & Kay, Christopher

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Obwohl Elektrik überall in unserem Alltag eine große Rolle spielt, verfügen die meisten Schülerinnen und Schüler kaum über anschlussfähige Vorstellungen zu Elektrizität und damit verbundenen Größen und Phänomenen. Bereits im Sachunterricht der Primarstufe sollen im Sinne eines propädeutischen Zugangs zum Thema Elektrik grundlegende Begrifflichkeiten und Konzepte vermittelt werden. Die digitale Technik Augmented Reality (kurz AR) bietet in diesem Zusammenhang das Potential, durch Anreicherung des Blickfeldes der Lernenden den Kompetenzerwerb in den Bereichen „Naturphänomene mit Modellvorstellungen beschreiben“ (Fachkompetenz), „Experimentieren“(Methodenkompetenz) und „Zeichnen von Schaltskizzen“ (Repräsentationskompetenz) zu fördern. Die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten von AR werden aufgezeigt, kritisch diskutiert und hinsichtlich ihrer Praktikabilität für den unterrichtlichen Einsatz bewertet.

Referenz:

Lauer, Luisa, Peschel, Markus, Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lang, Vanessa & Kay, Christopher (2020). Augmented Reality (AR) in der Primarstufe –
Entwicklung einer AR-gestützten Lehr-Lerneinheit zum Thema Elektrik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 944). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Augmented Reality als Werkzeug zur Verknüpfung des Periodensystems der
Elemente mit dem Bohr’schen Atommodell

Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lauer, Luisa, Lang, Vanessa, Peschel, Markus & M. Kay, Christopher W.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Strategiepapier der KMK (2017) „Bildung in der digitalen Welt“ und insbesondere die Position der GFD (2018) verlangt die Einbindung digitaler Medien in den Fachunterricht – vornehmlich aus einer fach- und nicht mediendidaktischen Argumentation. Eine neue Möglichkeit, digitale Medien im Unterricht zu nutzen, ist Augmented Reality (AR).

Bisherige AR-Apps nutzen AR, indem sie Objekte (z.B. Moleküle) „im Raum“ darstellen, nutzt aber weder die AR-Possibilitäten noch werden dabei didaktische oder fachliche Funktion fokussiert. Aus diesem Defizit ergibt sich die fachdidaktische Überlegung (vgl. GFD 2018): Wie kann man AR mit seinen Potentialen im NW-Unterricht nutzen? Welche Lerninhalte bieten sich für Augmentierungen an?

Es wurde eine AR-App zum Periodensystem mit entsprechender Augmentierung entwickelt, in der die SchülerInnen den Aufbau des PSE herleiten. Sie ermitteln aus angezeigten/aufgmentierten Größen die Systematik und können ihre Ergebnisse in der Augmentierung selbstständig und visuell überprüfen.

Im Beitrag wird die App mit der fachdidaktischen Intention vorgestellt.

Referenz:

Marquardt, Matthias, Seibert, Johann, Lauer, Luisa, Lang, Vanessa, Peschel, Markus & M. Kay, Christopher W. (2020). Augmented Reality als Werkzeug zur Verknüpfung des Periodensystems der
Elemente mit dem Bohr’schen Atommodell. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 948). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

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

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Evaluation adaptiven Feedbacks in Online-Aufgaben in der Chemie

Trauten, Florian, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Laut Heublein et al. (2017) liegt die Abbruchquote in der Eingangsphase des Chemiestudiengangs seit 2006 bei ca. 42 %. Fachliche Defizite, die nicht in der Studieneingangsphase aufgearbeitet werden, begünstigen den Studienabbruch. An der Universität Duisburg-Essen werden Defizite zu Studienbeginn durch bestehende Lehrangebote bislang nicht ausreichend kompensiert (Averbeck et al., 2017). Das Ziel des Projekts ist es daher ein Angebot zu entwickeln, das Defizite konzeptionell stärker berücksichtigt und Studierenden mit geringem Vorwissen ein erfolgreiches Studium ermöglicht. Vor dem Hintergrund der lernförderlichen Wirkung adaptiven Feedbacks (Narciss & Huth, 2006) wurde eine Online-Übung zur Allgemeinen Chemie entwickelt, die adaptives Feedback zu typischen Fehlern automatisiert zur Verfügung stellt. Auf der Tagung werden erste Ergebnisse aus Log-File-Analysen zum Umgang der Lernenden mit den Aufgaben vorgestellt. Darüber hinaus werden Ergebnisse präsentiert, die im Zuge einer Expertenbefragung mit Chemiedidaktikern zur Qualitätssicherung des Feedbacks gewonnen wurden.

Referenz:

Trauten, Florian, Walpuski, Maik & Eitemüller, Carolin (2020). Evaluation adaptiven Feedbacks in Online-Aufgaben in der Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 884). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Welche Schwierigkeiten haben Schülerinnen und Schüler
beim Auswerten von Versuchsdaten?

Brockmüller, Steffen & Ropohl, Mathias

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Auswertung experimentell gewonnener Daten ist eine wichtige Komponente naturwissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung. Um aus solchen Daten Aussagen ableiten zu können, müssen Lernende Fachwissen sowie prozedurales und epistemisches Wissen anwenden. Lernende zeigen dabei eine Reihe von Schwierigkeiten. Bislang liegen allerdings hauptsächlich Befunde zu jüngeren Lernenden vor, wodurch der Förderbedarf Oberstufenlernender kaum eingeschätzt werden kann. Gegenwärtig ist zudem wenig darüber bekannt, wie diese Schwierigkeiten mit der Ausprägung der obengenannten Wissensbestände zusammenhängen.

Aus diesem Grund wird eine Videostudie mit Chemielernenden der Oberstufe durchgeführt, die die Identifikation von Schwierigkeiten beim Auswerten von Daten, welche diese zuvor in Hands-on-Experimenten generiert haben, zum Ziel hat. An eine qualitative Inhaltsanalyse der erhaltenen Videodaten und schriftlichen Produkte schließen sich statistische Analysen dieser Schwierigkeiten hinsichtlich ihres Zusammenhangs mit dem Fachwissen, prozeduralen und dem epistemischen Wissen der Lernenden an.

Referenz:

Brockmüller, Steffen & Ropohl, Mathias (2020). Welche Schwierigkeiten haben Schülerinnen und Schüler beim Auswerten von Versuchsdaten?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 824). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Symbolisch-mathematisches Modellieren in der Physikalischen Chemie

Komor, Ines, Vorst, Helena van , Sumfleth, Elke, Roelle, Julian & Hasselbrink, Eckart

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Symbolisch-mathematisches Modellverständnis beschreibt die Fähigkeiten, die zum erfolgreichen Modellieren in der Chemie nötig sind. Wesentliche Schritte sind das Erfassen des chemischen Problems, die Mathematisierung und das mathematische Arbeiten. Symbolisch-mathematisches Modellieren spielt insbesondere beim Lösen physikalisch-chemischer Aufgaben eine wichtige Rolle. Daraus ergeben sich die Untersuchung des Einflusses des symbolisch-mathematischen Modellverständnisses auf Leistungen in der Physikalischen Chemie und die Verbesserung dieser Studienleistungen als zentrale Ziele dieses Projekts. Dazu wurde ein Test zur Diagnose sowie ein beispielbasiertes Training zur Förderung des symbolisch-mathematischen Modellverständnisses entwickelt. Neben Strategien zum Lösen von Modellierungsaufgaben werden in diesem Training Fachinhalte aus der Physikalischen Chemie und relevante mathematische Arbeitsweisen vermittelt. Die Evaluation des Trainings erfolgt im Rahmen einer Interventionsstudie im prä-post-Kontrollgruppendesign.

Referenz:

Komor, Ines, Vorst, Helena van , Sumfleth, Elke, Roelle, Julian & Hasselbrink, Eckart (2020). Symbolisch-mathematisches Modellieren in der Physikalischen Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 888). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Beschreibungen optischer Phänomene

Gierl, Katharina, Löffler, Patrick & Kauertz, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Beschreiben von Phänomenen ist Ausgangspunkt naturwissenschaftlicher Erkenntnis- und den damit verbundenen Modellierungsprozessen. Lernende müssen beim Beschreiben folgende drei Prozessschritte durchlaufen: Relevante Informationen selektieren, anhand des Vorwissens interpretieren und die Zusammenhänge in eine kohärente Struktur überführen. Merkmale der Beurteilung einer Beschreibung sind die Relevanz der ausgewählten Informationen, die Kohärenz dargestellter Zusammenhänge sowie die intersubjektive Prüfbarkeit der Interpretationen. In der Pilotierung wurden Beschreibungen Physikstudierender (n=16) und Physikdozierender (n=10) zu optischen Phänomenen kategorienbasiert analysiert und verglichen. Dabei wurden Intelligenz, Strategiewissen und Konzeptwissen jeweils mit einem Paper-Pencil-Test erfasst und als Kovariate berücksichtigt. Dieser Beitrag stellt die Ergebnisse der Pilotstudie vor.

Referenz:

Gierl, Katharina, Löffler, Patrick & Kauertz, Alexander (2020). Beschreibungen optischer Phänomene . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 828). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen

Förderung des ikonischen Modellverständnisses in Chemiestudiengängen

Bille, Veronika, Rumann, Stefan, Roelle, Julian, Opfermann, Maria & Schmuck, Carsten

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der Umgang mit Visualisierungen stellt eine zentrale Anforderung in Chemiestudiengängen dar und ist aufgrund der gefundenen prädiktiven Kraft des visuellen Modellverständnisses für den Studienerfolg (Dickmann, 2018) in der Allgemeinen Chemie in den Fokus gerückt.

Das Projekt widmet sich dem Einfluss des ikonischen Modellverständnisses auf Leistungen in der Organischen Chemie. Ikonische Modelle werden hierbei als Visualisierungen mit strukturellem Abbildungscharakter eines Referenzobjektes oder einer Theorie beschrieben. Studierende in der Anfangsphase haben häufig Schwierigkeiten bei der mentalen Übertragung zweidimensionaler Visualisierungen, zum Beispiel aus Lehrbüchern, in dreidimensionale Modelle. Zentrales Ziel der Studie ist, die Verbesserung der Studienleistungen in dieser Disziplin. Methodisch orientiert sich die Trainingsgestaltung hierbei am Lösungsbeispiel-Ansatz. Im Rahmen der Posterpräsentation werden erste Ergebnisse eines Trainings zur Förderung des ikonischen Modellverständnisses unter experimentellen Bedingungen vorgestellt.

Referenz:

Bille, Veronika, Rumann, Stefan, Roelle, Julian, Opfermann, Maria & Schmuck, Carsten (2020). Förderung des ikonischen Modellverständnisses in Chemiestudiengängen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 892). Universität Duisburg-Essen

Den Beitrag können Sie hier als pdf herunterladen.

Der gesamte Tagungsband, in dem dieser Beitrag erschienen ist, ist ebenfalls verfügbar: Tagungsband herunterladen