Kategorie: TB2020

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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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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Experimentierstationen im inklusiven Optikunterricht

Sührig, Laura & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Studien (Bertelsmann-Stiftung 2015, Klemm 2018) weisen zurzeit darauf hin, dass es bundesweit zu wenige Chancen für inklusiven Unterricht gibt.

Aufgrund dieser Situation wurde im Rahmen einer Studie eine Stationenarbeit mit Optikexperimenten für einen inklusiven Physikunterricht entwickelt. Dabei sollte durch differenziertes, barrierefreies Schülerarbeitsmaterial, welches unterschiedliche Zugänge und Lernwege ermöglicht, eine stark heterogene Lerngruppe durch verschiedene Aufgaben- und Hilfsangebote gefördert werden. Die Arbeitsmaterialien wurden in Anlehnung an das UDL-Konzept (CAST 2014) und das Konzept von Lernstrukturgittern (Hoffmann & Menthe 2016) entworfen. In der Unterrichtseinheit arbeiteten Kinder mit und ohne Förderbedarf gemeinsam und selbstständig in Kleingruppen an den Experimentierstationen. Die Ergebnisse der Studie (N=71, davon 11 Kinder mit Förderung) zeigen auf, dass ein Lernfortschritt bei allen Kindern erzielt werden konnte.

Darauf basierend ist eine Lehrerfortbildung zum erfolgreichen Experimentieren in inklusiven Unterricht in der Entwicklung.

Referenz:

Sührig, Laura & Erb, Roger (2020). Experimentierstationen im inklusiven Optikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 740). Universität Duisburg-Essen

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Aktuelle Forschung als Lerngegenstand für Lehrerbildung und Schule –
Das Projekt „Contemporary Science @ school“

Bednarek, Andreas, Gimbel, Katharina, Frevert, Mareike, Wodzinski, Rita, Ziepprecht, Kathrin, Mayer, Jürgen & Fuccia, David-S. Di

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Im Projekt „Contemporary Science“ konnte gezeigt werden, dass das Verständnis von Nature of Science (NoS) bei angehenden Naturwissenschaftslehrkräften durch einen authentischen Kontakt mit aktueller naturwissenschaftlicher Forschung und durch die Vernetzung fachwissenschaftlicher und fachdidaktischer Studieninhalte erweitert werden kann (Roetger & Wodzinski, 2018; Gimbel & Ziepprecht, 2018; Frevert & Di Fuccia, 2018). Aufbauend auf den Befunden sollen die Erfahrungen im Anschlussprojekt „Contemporary Science @School“ in die Schulpraxis transferiert werden. Dazu werden in den Fächern Biologie, Chemie und Physik vernetzte Lernumgebungen konzipiert, die studentisch vorbereitete Universitätsbesuche für Schülerinnen und Schüler enthalten. Zusätzlich wird ein fächerübergreifendes Lehrerfortbildungskonzept entwickelt. Die Wirkungen der Lernumgebungen und des Fortbildungskonzepts werden bei den beteiligten Gruppen qualitativ und quantitativ im Prä-Post-Design erfasst. Das Poster stellt das Lernumgebungs- und Fortbildungskonzept sowie das Untersuchungsdesign vor.

Referenz:

Bednarek, Andreas, Gimbel, Katharina, Frevert, Mareike, Wodzinski, Rita, Ziepprecht, Kathrin, Mayer, Jürgen & Fuccia, David-S. Di (2020). Aktuelle Forschung als Lerngegenstand für Lehrerbildung und Schule –
Das Projekt „Contemporary Science @ school“. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 804). Universität Duisburg-Essen

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Chemie all inclusive: Methodische Ansätze für inklusives Experimentieren

Weirauch, Katja, Goschler, Walter, Schenk, Claudia & Ratz, Christoph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das interdisziplinäre Projekt „Chemie – all inclusive“ dient der Konzeption, Erprobung, iterativen Überarbeitung, Evaluation und Verbreitung von inklusiven Experimentierstationen zu Themen aus der Chemie. Die Stationen sind so konzipiert, dass alle Schülerinnen und Schüler – unabhängig davon, welche körperlichen und intellektuellen Voraussetzungen sie mitbringen – an ihnen handelnd aktiv werden können, idealer Weise gemeinsam. Ziel ist aber nicht nur die Handlung an sich, sondern für jeden Lernenden auch das Erreichen einer Fachlichkeit im Rahmen seiner individuellen Zone der nächsten Entwicklung (Wygotsky, 1987). Die Planung von chemischen Experimenten für maximal heterogene Schülerschaften ist für die meisten Lehrkräfte herausfordernd, da diese in der Regel entweder über chemische oder über sonderpädagogische Expertise verfügen – selten über beides. Im Rahmen des Projekts wurde daher ein Kompendium von Methodenwerkzeugen für die Planung entwickelt. Das Poster stellt darüber hinaus einige der Stationen sowie Ergebnisse erster Prätests vor.

Referenz:

Weirauch, Katja, Goschler, Walter, Schenk, Claudia & Ratz, Christoph (2020). Chemie all inclusive: Methodische Ansätze für inklusives Experimentieren. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 744). Universität Duisburg-Essen

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Naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung im Lehramtsstudium

Borchert, Cornelia, Hilfert-Rüppell, Dagmar & Höner, Kerstin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Lehramtsstudierende naturwissenschaftlicher Fächer sollen Kompetenzen im Erkenntnisgewinnungsprozess erwerben, sie später ihren Schüler*innen vermitteln und diagnostizieren können. In der Regel sehen jedoch weder fachtheoretische noch –praktische Lehrveranstaltungen im Studium die explizite Vermittlung naturwissenschaftlicher Denk- und Arbeitsweisen vor. Erwartungskonform zeigen Studierende ein mangelhaftes Experimentierverständnis (Hilfert-Rüppell et al. 2013). Vertiefende, fachlich ausgerichtete Seminare zur Erkenntnisgewinnung könnten hier Abhilfe schaffen (Krämer et al. 2012).

Wir schlagen daher die Einführung eines Spiralcurriculums Erkenntnisgewinnung im Lehramtsstudium vor, das die Studierenden ausgehend von experimentellen Erfahrungen mit naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen kontinuierlich und vertiefend bis hin zur Diagnose experimenteller Kompetenzen von Schülerinnen und Schülern fördert.

Das Poster stellt die Stationen des Spiralcurriculums am Beispiel der Chemielehramtsausbildung an der TU Braunschweig dar und diskutiert deren didaktisch-methodische Umsetzung.

Referenz:

Borchert, Cornelia, Hilfert-Rüppell, Dagmar & Höner, Kerstin (2020). Naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung im Lehramtsstudium. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 808). Universität Duisburg-Essen

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Inklusiver Physikunterricht unter der Lupe

Fühner, Larissa & Henicke, Susanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die Gestaltung inklusiven Unterrichts ist eine herausfordernde Aufgabe der einzelnen Fachdidaktiken. Besonders im Fach Physik zeigen sich auf den ersten Blick eine Vielzahl von möglichen Herausforderungen und Chancen, die sich von denen anderer Fächer unterscheiden. Wichtige Aspekte sind dabei beispielsweise die Handlungsorientierung in Experimenten, sicherheitsrelevante Aspekte, der teils hohe Abstraktionsgrad und die anspruchsvolle Fachsprache.

Das vorgestellte Projekt untersucht verschiedene inklusive Settings anhand von Unterrichtsbeobachtungen und -videographien. Schwerpunkt des Forschungsvorhabens sind dabei die einzelnen Akteure (Lernende mit und ohne sonderpädagogische Unterstützung, Fachlehrkraft , sonderpädagogische Lehrkraft) des Unterrichts, in Bezug auf ihre Rollen, Interaktionen und Verantwortlichkeiten. Die Ergebnisse der über 100 beobachteten und analysierten Unterrichtsstunden werden vorgestellt.

Referenz:

Fühner, Larissa & Henicke, Susanne (2020). Inklusiver Physikunterricht unter der Lupe. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 748). Universität Duisburg-Essen

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Naturwissenschaftsbezogene Potenziale im Übergang Kita-Grundschule
beobachten, dokumentieren und weiterentwickeln

Voigt, Julia & Köster, Hilde

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die (vor-)schulische Zusammenarbeit zwischen der Kindertagesstätte und der Grundschule wird als bedeutend für die Förderung von Kindern im Übergang angesehen (Ahtola et al., 2011). Bereichsspezifische Längsschnittstudien zu begabten Kindern im Übergang von der Kita in die Grundschule liegen bisher nur vereinzelt vor (Bugzel, 2017, S. 376). Als Teil des vom BMBF geförderten Verbundprojektes „Leistung macht Schule“ (LemaS) werden im Projekt DiaMINT-Sachunterricht an der Freien Universität Berlin in Kooperation mit Grundschulen und Kindertageseinrichtungen Übergangskonzepte zur Diagnose und Förderung naturwissen-schaftsbezogener Potenziale bei Kindern entwickelt. Basierend auf einer Gruppendiskussion mit den beteiligten Kooperationspartner*innen sollen unter Berücksichtigung der Rahmenbedingungen der teilnehmenden Institutionen die Informationsweitergabe naturwissenschaftlicher Potenziale untersucht und ggf. verbessert werden. Über erste Ergebnisse und Erfahrungen wird berichtet.

Referenz:

Voigt, Julia & Köster, Hilde (2020). Naturwissenschaftsbezogene Potenziale im Übergang Kita-Grundschule
beobachten, dokumentieren und weiterentwickeln. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 812). Universität Duisburg-Essen

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