Kategorie: TB2020

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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Inklusion und Problemlösen im Chemieunterricht – ein Modellansatz

Kranz, Joachim & Tiemann, Rüdiger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung durch Problemlösen bietet eine Möglichkeit, verschiedene Anforderungen eines inklusiven Chemieunterrichts zu berücksichtigen, wobei das Promotionsprojekt ausdrücklich auf dem weiter zu fassenden Begriff der Inklusion beruht. Ein entsprechend abgeleitetes Modell ermöglicht eine Differenzierung sowohl für leistungsschwächere als auch für leistungsstärkere Schülerinnen und Schüler und greift zusätzlich zu den domänenspezifischen Charakteristika auch allgemeinen Kriterien von Unterrichtsqualität mit auf. Die Architektur des “Modells zum inklusivem Chemieunterricht” (MiC) ist so gestaltet, dass für Lehrerinnen und Lehrer konkrete, planungsleitende Hilfestellungen für den Unterricht daraus ableitbar sind. Zur Erprobung wird eine beispielhafte Unterrichtseinheit zum Thema Feuer und Flamme für die 7. Jahrgangsstufe konzipiert und mit ca. 200 Schülerinnen und Schüler der Sekundarstufe I aus verschiedenen Schulformen im Herbst 2019 evaluiert. Das Poster stellt das Modell und die Umsetzung näher vor.

Referenz:

Kranz, Joachim & Tiemann, Rüdiger (2020). Inklusion und Problemlösen im Chemieunterricht – ein Modellansatz. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 796). Universität Duisburg-Essen

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Die Serie „Genius“ als NoS-Lerngelegenheit in Schule und Hochschule

Heine, Antje & Heine, Erik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Filme und Serien stellen eine mögliche Quelle von Schüler- und Studierendenvorstellungen über die Natur der Naturwissenschaften (Nature of Science, NoS) dar und können sowohl adäquate als auch inadäquate Vorstellungen fördern. Solche Medien können jedoch auch für eine explizite Thematisierung von NoS-Aspekten genutzt werden.

Im Rahmen dieses Projektes soll in einem ersten Schritt die Serie „Genius“, in der das Leben und Wirken Einsteins dargestellt wird, hinsichtlich ihrer Eignung für den Einsatz im Physikunterricht und der Lehramtsausbildung untersucht werden. Im Zusammenhang damit stellt sich die Frage, inwieweit sich Szenen mit NoS-Bezug identifizieren lassen, und wenn ja, welche Aspekte zum Wesen der Physik eine Rolle spielen. Dazu wurde ein Kategoriensystem deduktiv-induktiv entwickelt, getestet und überarbeitet. Erste Ergebnisse der Videoanalyse werden dargestellt sowie Einsatzmöglichkeiten der Serie in der Lehramtsausbildung und im Physikunterricht.

Referenz:

Heine, Antje & Heine, Erik (2020). Die Serie „Genius“ als NoS-Lerngelegenheit in Schule und Hochschule. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 800). 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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