Kategorie: TB2020

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

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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

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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

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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

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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

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Erkenntnisprozesse in nicht experimentellen Untersuchungen

Bock, Benjamin, Schubatzky, Thomas & Haagen-Schützenhöfer, Claudia

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Wenn man SchülerInnen fragt, was sie sich unter naturwissenschaftlichem Arbeiten vorstellen, so ist die Antwort häufig auf eine einzige Methode – die „naturwissenschaftliche Methode“ – reduziert. Lederman et al. (2013) gehen davon aus, dass dieser Umstand u.a. auf eine Überbetonung des klassischen experimentellen Designs im naturwissenschaftlichen Unterricht zurückzuführen ist. Derartige Designs sind jedoch bei weitem nicht repräsentativ für naturwissenschaftliches Arbeiten und sollten im Unterricht um andere „Arten“ ergänzt werden. Aktuell entwickeln und erproben wir deshalb eine Lernumgebung, bei der Lernende die Feinstaubbelastung einer mittelgroßen Stadt (Graz, A) mithilfe eines multivariaten Datensets analysieren. Dabei sollen Lernende informelle statistische Denkweisen anwenden. Die Analyse der ersten Erprobung fokussiert auf die Verläufe der Erkenntnisprozesse. Aufbauend auf einem selbst entwickelten Erkenntnisprozessmodell wurden die spezifischen Vorgangsweisen sowie die Integration kontextuellen Wissens bei den Untersuchungsverläufen der Lernenden analysiert.

Referenz:

Bock, Benjamin, Schubatzky, Thomas & Haagen-Schützenhöfer, Claudia (2020). Erkenntnisprozesse in nicht experimentellen Untersuchungen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 832). Universität Duisburg-Essen

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Konzeption eines interdisziplinären Moduls zur Erkenntnisgewinnung

Tampe, Jana & Spatz, Verena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Rahmen des Lehramtsstudiums für die Fächer Biologie, Chemie und Physik werden der Prozess und die Methoden der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung meist aus einer rein fachspezifischen Perspektive vermittelt. Für das ganzheitliche Begreifen – wie es beispielsweise durch „Scientific Literacy“ oder die KMK-Standards gefordert wird – ist jedoch ein interdisziplinärer Blick notwendig.

Für den neu strukturierten Lehramtsstudiengang an der TU Darmstadt wird daher ein Modul entwickelt, in dem die Studierenden in einem Seminar gemeinsam didaktische und methodische Aspekte der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung erarbeiten und diese in einem praktischen Schulprojekt erproben.

Zur Konzeption des Moduls werden Lehramtsstudierende bezüglich ihres Vorwissens und ihrer Erwartungen an das Modul befragt. Diese Erwartungen werden mit der Einschätzung von den Fachdidaktik-Expert*innen aus den drei Disziplinen Biologie, Chemie und Physik abgeglichen. Auf dem Poster werden die Schlussfolgerungen für die Konzeption vorgestellt.

Referenz:

Tampe, Jana & Spatz, Verena (2020). Konzeption eines interdisziplinären Moduls zur Erkenntnisgewinnung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 896). Universität Duisburg-Essen

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Fächerübergreifender Transfer naturwissenschaftlicher Denk- und
Arbeitsweisen

Golew, Sandra & Vorholzer, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Fächerübergreifendes Ziel naturwissenschaftlichen Unterrichts ist der Aufbau von Kompetenzen des naturwissenschaftlichen Arbeitens (vgl. Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung in den Standards für Biologie, Chemie und Physik). Es stellt sich jedoch die Frage, ob diese Arbeitsweisen in jedem Fach separat aufgebaut werden müssen, oder ob den Lernenden der Transfer zwischen den Fächern gelingt. Die vorgestellte Erhebung knüpft an einen von einer Schule organisierten Projekttag an, an dem ausgewählte Arbeitsweisen jeweils in Kontexten eines bestimmten Faches gefördert wurden (z. B. „Untersuchungen planen“ in Physik). 18 Wochen nach dem Projekttag wurde mit einem schriftlichen Test untersucht, inwiefern die Lernenden (N=161 Schüler*innen der Einführungsphase) die angestrebten Arbeitsweisen in Kontexten aus dem gleichen Fach und in Kontexten aus anderen Fächern anwenden können. Erste Ergebnisse deuten darauf hin, dass den Lernenden sowohl die Reproduktion als auch der Transfer zwischen den Fächern gelingt. Am Poster werden die Ergebnisse diskutiert und das weitere Vorgehen im Forschungsprojekt vorgestellt.

Referenz:

Golew, Sandra & Vorholzer, Andreas (2020). Fächerübergreifender Transfer naturwissenschaftlicher Denk- und
Arbeitsweisen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 836). Universität Duisburg-Essen

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Ist eine Erweiterung des Konstrukts NOS zu NOSIS sinnvoll?
«Nature of Whole Science» versus Konsenslisten: Dekonstruktion von
Emergenz?

Arndt, Laura, Billion-Kramer, Tim, Wilhelm, Markus & Rehm, Markus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der auf einzelnen NOS-Facetten basierende EKoL-NOS-Test (Billion-Kramer et al., 2018), soll um weitere Vignetten gesellschaftlicher Aspekte im Sinne „ganzheitlicher Naturwissenschaft“ (Knowledge of the nature of Whole Science, KNOWS) erweitert werden (Allchin 2012). Diese Erweiterung soll enge gesellschaftliche Wechselwirkungen mit naturwissenschaftlichen Fragestellungen fokussieren und empirische Hinweise liefern, ob die gesellschaftliche Dimension von Nature of Science implizit vertreten ist, oder ob eine Konstrukterweiterung erforderlich ist. Im Anschluss soll mittels Strukturgleichungsmodellen geprüft werden, ob sich ein eindimensionales (Nature of Science mit gesellschaftlicher Dimension) oder mehrdimensionales Konstrukt abbilden lässt. Mit diesem Vorgehen wird der Fokus auf die Modellierung eines Strukturmodells des Wissenschaftsverständnisses als Teil des PCK Kompetenzaspektes angestrebt.

Referenz:

Arndt, Laura, Billion-Kramer, Tim, Wilhelm, Markus & Rehm, Markus (2020). Ist eine Erweiterung des Konstrukts NOS zu NOSIS sinnvoll?
«Nature of Whole Science» versus Konsenslisten: Dekonstruktion von
Emergenz?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 840). Universität Duisburg-Essen

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Entwicklung eines PCK-Tests zum experimentgestützten Chemieunterricht

Krake, Henning & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Experimentelle Phasen sind ein Charakteristikum naturwissenschaftlichen Unterrichts, deren qualitätsvolle, lernwirksame Ausgestaltung aber nur bedingt vorgenommen wird (Seidel et al., 2006). Schulz (2011) konnte in stundenspezifischen Einzelcoachings zeigen, dass dieses in einer inhaltsgleichen Folgestunde zu einer verstärkten Ausprägung der Qualitätsmerkmale und in Folge auch zu einem höheren Lernzuwachs bei Schülerinnen und Schülern führte.

Ziel des Projekts ist es, ein Modul zu Qualitätsmerkmalen des experimentgestützten Chemieunterrichts für die Lehrerbildung in der zweiten und dritten Phase in Form einer nicht unterrichtsthemenspezifischen Gruppenfortbildung zu evaluieren. In einer Interventionsstudie wird die Erweiterung der Lehrerkognition als fachdidaktisches Wissen zu Experimenten und deren methodischer Umsetzung in Form eines PCK-Tests erfasst, dessen Pilotierungsergebnisse auf der Tagung vorgestellt werden. Das unterrichtspraktische Handeln wird als Fähigkeit der Lehrkräfte, den Unterricht zu strukturieren, durch Videoanalyse zweier Unterrichtsstunden operationalisiert.

Referenz:

Krake, Henning & Walpuski, Maik (2020). Entwicklung eines PCK-Tests zum experimentgestützten Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 844). Universität Duisburg-Essen

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