Kategorie: TB2020

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

Entwicklung von Physikunterricht mithilfe individueller Rückmeldungen

Hansmann, Ralph

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Für die Entwicklung attraktiven Physikunterrichts durch die Lehrperson – d. h. Physikunterricht (PU), den die Lernenden positiv einstufen oder gerne wieder besuchen würden – wurde im Sinne der Aktionsforschung ein möglichst einfaches Evaluationsinstrument entwickelt, das in der Praxis mit n = 1164 Lernenden erfolgreich eingesetzt und getestet wurde. Zentrale Fragen waren:

a) Was melden die Lernenden zurück?

b) Wie aussagekräftig, bzw. wie differenziert sind die Rückmeldungen in den Klassenstufen zwei bis zehn?

c) Welche Konsequenzen lassen sich für den PU daraus ableiten?

d) Wie gut eignet sich das Instrumentarium zur Entwicklung bzw. Verbesserung von PU?

Auf diese Grundlagen wurde ein Kodiermanual entwickelt, Kategorien abgeleitet und die Reliabilität geprüft.

Das Poster dokumentiert Erfahrungen und Ergebnisse und beschreibt darüber hinaus sowohl die Chancen als auch die Grenzen eines solch völlig offenen und durch keinerlei Fragen gelenkten Forschungsinstruments.

Referenz:

Hansmann, Ralph (2020). Entwicklung von Physikunterricht mithilfe individueller Rückmeldungen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 764). 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

Begabungsförderung aus physikdidaktischer Perspektive:
Entwicklung eines Planungsmodells

Dohrmann, René & Nordmeier, Volkhard

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Auf das Themenfeld Begabungsförderung und die Entwicklung und Erprobung adaptiver Konzepte für eine diagnosebasierte individuelle Förderung von leistungsstarken und potentiell besonders leistungsfähigen Schüler*innen wird in der Lehrkräftebildung im Fach Physik bislang kaum fokussiert. Darüber hinaus bestehen Bedarfe in den Schulen in Bezug auf die leistungsdifferenzierende Gestaltung des Regelunterrichts.

In diesem Beitrag wird das LemaS-Teilprojekt Dia-MINT-Physik der Freien Universität Berlin vorgestellt. Im Zuge dessen wird ein erster Vorschlag für ein Modell zur physikbezogenen Begabungsförderung unterbreitet. Außerdem werden erste Konzepte zur leistungsdifferenzierenden Gestaltung des Regelunterrichts durch komplexe Lern- und Kompetenzaufgaben, die Konzeption eines Lehr-Lern-Labors zur Förderung (potentiell) leistungsstarker Schüler*innen bei gleichzeitiger Unterstützung diagnostischer und begabungsförderlicher Kompetenzen auf Seiten der Studierenden sowie die Adaption des Lehr-Lern-Labor-Konzepts zur physikbezogenen Begabungsförderung auf den Kontext Schule vorgestellt.

Referenz:

Dohrmann, René & Nordmeier, Volkhard (2020). Begabungsförderung aus physikdidaktischer Perspektive:
Entwicklung eines Planungsmodells. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 768). 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

Wege in den Physikunterricht unter Identitätsperspektive

Gausche, Florian & Rabe, Thorid

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Hinsichtlich des Nachwuchsmangels in naturwissenschaftlichen Bildungsgängen und Berufen erscheint es sinnvoll, den Prozess von Bildungswegentscheidungen zu ergründen. Bereits im Grundschulalter bahnen sich diese Prozesse an, auch wenn die Schüler*innen erst in der Sekundarstufe I mit dem Fach Physik konfrontiert werden. Dieser Übergang ist daher besonders interessant. Um die Zu- oder Abwendung von Physik bzw. Physikunterricht und die damit assoziierten Bildungswegentscheidungen beschreiben zu können, bietet sich die Identitätsperspektive an. Dabei wird Physikunterricht als soziales Geschehen verstanden, in welchem alle Beteiligten ihr Bild von Physik, Physikunterricht und „Physikpersonen“ kollektiv aushandeln. Die vorgestellte Untersuchung soll identifizieren, welche solcher Aushandlungen zum Beginn des Physikunterrichtes stattfinden. Zu diesem Zweck werden 6. Klassen videografiert. Mit einzelnen Schüler*innen und Lehrkräften werden anschließend Interviews geführt, in denen im Sinne eines ‚Stimulated Recall‘ auf videografiertes Unterrichtsgeschehen Bezug genommen wird.

Referenz:

Gausche, Florian & Rabe, Thorid (2020). Wege in den Physikunterricht unter Identitätsperspektive. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 772). 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

Mindsets in Physik
Studie zur Veränderbarkeit des fachspezifischen Mindsets

Goldhorn, Laura, Wilhelm, Thomas, Spatz, Verena & Rehberg, Jana

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Die amerikanische Psychologin Carol Dweck beschreibt zwei Selbstbilder als Basis für Entscheidungen und (Lern-)Verhalten. Menschen mit dem „Fixed Mindset“ sehen Begabung als Grundlage für (Lern-) Erfolge, Menschen mit dem „Growth Mindset“ verstehen das eigene Potential nicht durch Begabung determiniert, sondern durch Übung entwickelbar. Nach Dweck kann mit geeigneten Interventionen das Growth Mindset gefördert werden, so dass neue Herausforderungen tatsächlich zu einem Wachstum führen und das Lernen unterstützt wird.

Auch in Bezug auf Physik lassen sich beide Mindsets feststellen. In qualitativen Vorstudien wurden bereits Merkmale des domänenspezifischen Mindsets bei Schüler*innen im Physikunterricht untersucht. Im aktuellen Forschungsvorhaben wird auf dieser Basis ein Fragebogen entwickelt, mit dem das Mindset abhängig von Alter, Geschlecht und Schulart erhoben wird. Außerdem wird eine Intervention durchgeführt, um das physikspezifische Growth Mindset bei Schüler*innen zu fördern. Das Poster stellt das gesamte Forschungsdesign vor.

Referenz:

Goldhorn, Laura, Wilhelm, Thomas, Spatz, Verena & Rehberg, Jana (2020). Mindsets in Physik
Studie zur Veränderbarkeit des fachspezifischen Mindsets. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 776). 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 von Science Capital im Berufsorientierungsprojekt DiSenSu

Hönig, Marina, Rüschenpöhler, Lilith, Küsel, Julian & Markic, Silvija

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Viele Mädchen haben Spaß an Naturwissenschaften, können sich jedoch nicht vorstellen, einen naturwissenschaftlichen Beruf zu ergreifen. Identitätsbildung im Unterricht wird zwar von vielen Seiten gefordert, jedoch mangelt es an wissenschaftlich fundierten Ansätzen, wie dies praktisch möglich wird. Die vorliegende Studie nutzt den Ansatz des Science Capital, um zu erforschen, wie eine bewusste Gesprächsführung die naturwissenschaftliche Identitätsbildung fördern könnte. Im Rahmen des Projekts DiSenSu nahmen weibliche Jugendliche an einem Coaching zu naturwissenschaftlichen Berufsfeldern teil. Ausgewertet wurden qualitative Daten aus den Coachinggesprächen sowie quantitative Daten zu Selbstkonzept und Karriereaspirationen. Es wurde untersucht, (i) welche typischen Denkmuster Mädchen in der Reflexion über naturwissenschaftliche Berufe zeigen sowie (ii) welche Strategien der Gesprächsführung sich eignen könnten, Science Capital zu fördern. Die Studie zeigt somit mögliche Strategien der Gesprächsführung auf, die eine naturwissenschaftliche Identitätsbildung aktiv fördern könnten.

Referenz:

Hönig, Marina, Rüschenpöhler, Lilith, Küsel, Julian & Markic, Silvija (2020). Förderung von Science Capital im Berufsorientierungsprojekt DiSenSu. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 780). 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

MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung: Status quo und Ausblick

Lüders, Christina, Schorn, Bernadette, Salinga, Christian, Blum, Ulrich & Heinke, Heidrun

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2019

Das Programm MILeNa wurde als überregionales Programm zur MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung von Herbst 2013 bis Herbst 2018 von sechs Hochschulen durchgeführt und erreichte in vier Jahrgängen ca. 250 Schülerinnen und Schüler in vier Bundesländern. Durch das Programm sollen die Schülerinnen und Schüler eine bewusstere Studienentscheidung für MINT-Lehramts-Studiengänge treffen können. Dabei wurden erfolgversprechende Erfahrungen zu verschiedenen positiven Effekten des Programms gesammelt. Gleichzeitig hat sich gezeigt, dass das Format nicht für deutlich größere Teilnehmerzahlen geeignet war und somit den Herausforderungen durch den prognostizierten MINT-Lehrermangel nicht gerecht wurde. Um größere Teilnehmerzahlen erreichen zu können, startete im Herbst 2017 ein modifiziertes MILeNa-Programm, an dem bisher in zwei Jahrgängen ca. 110 Schülerinnen und Schüler teilgenommen haben. Dieses Programm wird aktuell in zwei Varianten durch die RWTH Aachen und die Universität Bonn angeboten. In dem Beitrag werden das neue Konzept und die Erfahrungen aus den ersten beiden Jahrgängen vorgestellt.

Referenz:

Lüders, Christina, Schorn, Bernadette, Salinga, Christian, Blum, Ulrich & Heinke, Heidrun (2020). MINT-Lehrer-Nachwuchsförderung: Status quo und Ausblick . In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftliche Kompetenzen in der Gesellschaft von morgen. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Jahrestagung in Wien 2019. (S. 784). 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