Kategorie: TB2020

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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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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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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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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Experimente im NAWI-Unterricht
Kompetenzen angehender Lehrkräfte

Fleischer, Timo, Virtbauer, Lisa & Strahl, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In den Fächern Biologie, Chemie und Physik nimmt das Experiment als bedeutende naturwissenschaftliche Arbeitsweise eine zentrale Rolle ein (Pfeifer et al., 2002; Tesch & Duit, 2004). Die hohen Erwartungen an das Experimentieren im Unterricht können aber oftmals nicht erfüllt werden, da z.B. Experimente nicht effektiv eingesetzt werden, trivial sind oder keinen Bezug zum Vorwissen, der Lebenswelt und den Interessen der SchülerInnen herstellen (Harlen, 1999). Damit das Experiment sinnvoll und zielführend im Unterricht eingesetzt werden kann, sollten insbesondere angehende Lehrkräfte Experimentierkompetenzen und Einstellungen bezüglich des Einsatzes von Experimenten im Naturwissenschaftlichen Unterricht aufweisen, die einen zielgerichteten und lernwirksamen Einsatz von Experimenten im Biologie-, Chemie- und Physikunterricht ermöglichen. Das Poster präsentiert erste Ergebnisse der Studie, welche die subjektiv wahrgenommenen Kompetenzen und Einstellungen von Lehramtsstudierenden bezüglich des Einsatzes von Experimenten in den drei genannten Unterrichtsfächern in den Fokus nimmt.

Referenz:

Fleischer, Timo, Virtbauer, Lisa & Strahl, Alexander (2020). Experimente im NAWI-Unterricht
Kompetenzen angehender Lehrkräfte. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 848). Universität Duisburg-Essen

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Smartphone-gestützte Experimente außerhalb der Physik

Dorsel, Dominik, Staacks, Sebastian, Hütz, Simon, Heinke, Heidrun & Stampfer, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Smartphone-gestützte Experimente sind in der Physiklehre und dort vor allem im Bereich der Mechanik mittlerweile weit verbreitet. Für den Einsatz in anderen MINT-Fächern oder auch in anderen Gebieten der Physik sind jedoch regelmäßig Sensortypen erforderlich, die typischerweise nicht in Smartphones vorhanden sind. Dazu zählen zum Beispiel Temperatursensoren, pH-Meter oder ein Voltmeter. Diese und weitere Sensoren können über die Schnittstelle Bluetooth Low Energy mit der kostenfreien App phyphox ausgelesen werden. Neben kommerziellen Sensorboxen können auch eigene Sensormodule auf Basis eines Mikrocontrollers aufgebaut werden, welche auch komplexere Anwendungen wie zum Beispiel ein Spektrometer ermöglichen. Die aufgenommenen Messdaten können dann mit den bewährten Darstellungs- und Analysemodulen in phyphox direkt auf dem Smartphone angezeigt und bei Bedarf ausgewertet werden. Das Poster gibt eine Übersicht über den Einsatz möglicher Sensoren und zeigt den aktuellen Entwicklungsstand zu einem Spektrometer auf Mikrocontroller-Basis.

Referenz:

Dorsel, Dominik, Staacks, Sebastian, Hütz, Simon, Heinke, Heidrun & Stampfer, Christoph (2020). Smartphone-gestützte Experimente außerhalb der Physik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 852). Universität Duisburg-Essen

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Die Sichtbarkeit fachlicher Vorstellungen in experimentellen Prozessen

Joußen, Norman & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

In den Bildungsstandards für das Fach Physik ist die Vermittlung und Bewertung von experimentellen Kompetenzen verankert. Die Umsetzung dieser Ziele trifft in der Lehrpraxis jedoch auf teils große Hürden wie die Limitierung der den Lehrpersonen zur Verfügung stehenden Ressourcen für eine adäquate Begleitung des experimentellen Prozesses einzelner Lerner. Ausgehend von einer objektfokussierten sensorgestützten Erfassung experimenteller Prozesse wurde hierzu ein Lösungsansatz entwickelt. Im Beitrag wird ein interaktives Lehr-Lern-Szenario vorgestellt, dass sowohl eine Rekonstruktion und damit eine Rekapitulation als auch eine prozessbegleitende Analyse der experimentellen Prozesse bei Experimenten auf einer optischen Bank ermöglicht. Im Rahmen eines Promotionsvorhabens wird untersucht, inwiefern die aufgenommenen Prozessdaten Korrelationen mit den per Fragebogen erhobenen fachlichen Vorstellungen der Lerner aufweisen. Es werden erste Erfahrungen mit der entwickelten Technik zur Prozessdatenerhebung und Ergebnisse aus der Pilotierung des entwickelten Fragebogens vorgestellt.

Referenz:

Joußen, Norman & Heinke, Heidrun (2020). Die Sichtbarkeit fachlicher Vorstellungen in experimentellen Prozessen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 856). Universität Duisburg-Essen

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Untersuchung der Wirksamkeit einer Lehrkräftefortbildung
zum Experimentieren

Bewersdorff, Arne, Baur, Armin & Emden, Markus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Der Einsatz von Experimenten im Unterricht beschränkt sich häufig auf die Illustration von Phänomenen. Der Zielvorstellung vom wissenschaftsorientierten, schülerselbstständigen Experimentieren wird nur bedingt Rechnung getragen. Um diese Kluft zu überspannen, kann effektive Fortbildung ein adäquates Mittel sein.

Für die Untersuchung der Effektivität von zwei Fortbildungsformaten werden qualitativ mittels Videografie und Hospitationsprotokollen mögliche, durch die Fortbildung angestoßene Änderungen im Unterrichtshandeln erfasst. Hierzu wurde induktiv aus Transkriptionsprotokollen der Videografien ein Kategoriensystem entwickelt, das die methodische Tiefenstruktur des Unterrichts zum Experimentieren erfasst; bswp. wird die Berücksichtigung der inneren Logik des Experimentierens untersucht.

Zusätzlich wird durch Erhebungsbögen die Entwicklung des Professionswissen und der Beliefs quantitativ erhoben, um mittels Triangulation einen umfassenden Einblick in die Wirkung der Lehrkräftefortbildung zu erreichen.

Das Kategoriensystem sowie erste Ergebnisse werden zur Diskussion gestellt.

Referenz:

Bewersdorff, Arne, Baur, Armin & Emden, Markus (2020). Untersuchung der Wirksamkeit einer Lehrkräftefortbildung
zum Experimentieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 860). Universität Duisburg-Essen

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