Kategorie: TB2021

Erwerb physikdidaktischen Wissens zum Einsatz digitaler Medien im PU

Große-Heilmann, Rike & Josef, Riese

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Chemiestudierende zeigen in der Studieneingangsphase große Schwierigkeiten bei der Bewältigung physikochemischer Rechenaufgaben (Schwedler, 2017). Dabei besteht die Schwierigkeit weniger in der algorithmisch-prozeduralen Bearbeitung der Aufgabe, sondern vielmehr darin den chemischen Sachkontext zu durchdringen und mit mathematischen Strategien zu verknüpfen.

Um dieses Problem zu lösen, wurde ein Konzept zur individuellen Förderung bei der Bearbeitung von Übungsaufgaben durch Online-Lernhilfen entwickelt, welches sich an dem Modellierungskreislauf nach Blum und Leiß (Blum, 2011) orientiert.

Zur Evaluation des Konzepts wurden Einzelfallstudien mit Think-Aloud während der Bearbeitung und retrospektivem Interview (N = 7) mit Studierenden der Chemie durchgeführt. Erste Ergebnisse indizieren, dass die Lernhilfen individuell (in unterschiedlichen Ausmaß und Tempo) genutzt werden und jeder Proband zum richtigen Ergebnis gelangte.

Erhebungen mit einer größeren Probandengruppe zur Verallgemeinerung der Ergebnisse sowie der Transfer auf weitere Aufgaben und Themenfelder stehen noch aus.

Referenz:

Große-Heilmann, Rike & Josef, Riese (2021). Erwerb physikdidaktischen Wissens zum Einsatz digitaler Medien im PU. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 441). Universität Duisburg-Essen

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Individuelle Online-Hilfen zu physikochemischen Aufgaben im Studium

Buschmann, Jana-Kim, Kappe, Matthias & Schwedler, Stefanie

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Integration von Verfahren des maschinellen Lernens ist in vielen gesellschaftlichen Bereichen fortgeschritten. Auch über die Einbindung der Verfahren in Lehr-Lern-Prozesse wurde in den letzten Jahrzehnten eine Fülle von Forschungsarbeiten publiziert.

Eingebettet in das Promotionskolleg LernMINT (www.lernmint.org) soll das systematische Review eine Übersicht über derartige Arbeiten liefern und die interdisziplinäre Kommunikation fördern. Auf Grundlage des PRISMA Statements wurden aus sieben Literaturdatenbanken und 27 Fachzeitschriften / Konferenzen insgesamt 11.161 Publikationen identifiziert und eine Auswahl einer kategorienbasierten Analyse unterzogen, die folgende Fragestellungen enthielten, u. a.: Welche naturwissenschaftsdidaktischen Theorieelemente wurden berücksichtigt? Welche Verfahren des maschinellen Lernens werden verwendet? Inwiefern wurden der Datenschutz und ethische Grundsätze beachtet?

Das Poster präsentiert ausgewählte Ergebnisse des Reviews und mit Blick auf die gegenseitigen Potentiale einer stärkeren Vernetzung von Naturwissenschaftsdidaktik und Informatik.

Referenz:

Buschmann, Jana-Kim, Kappe, Matthias & Schwedler, Stefanie (2021). Individuelle Online-Hilfen zu physikochemischen Aufgaben im Studium. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 445). Universität Duisburg-Essen

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Unterstützung von Lehr-Lern-Prozessen durch maschinelles Lernen

Roski, Marvin, Hoppe, Anett , Dannemann, Sarah , Dietze, Stefan, Ewerth, Ralph, Friege, Gunnar, Marenzi, Ivana, Ntoutsi, Eirini, Schanze, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Anhand des Experten-Novizen-Vergleichs konnten bisher das Verständnis von Tiefenstrukturen und Erlernen von Heuristiken als zentrale Gelingensbedingungen beim Bearbeiten von Physikaufgaben festgestellt werden (Friege, 2001).

Eine Vermittlung dieser Aspekte erfolgt in universitären Physikübungen oftmals nur implizit, daher wird ein entsprechendes Strategietraining für die Ingenieursstudierenden der Hochschule Ruhr West entwickelt.

Die Auswirkung spezifischen Lernmaterials sowie der Strategieübung auf die Problemlösekompetenz wird im Rahmen eines 2×2 Designs untersucht.

Die Konzeption des Lernmaterials beinhaltete die Entwicklung eines Manuals, das die Aufgabenanalyse anhand verschiedener Strukturmerkmale ermöglichte. Darauf aufbauend konnten Aufgaben gezielt adaptiert, sowie Worked-Examples konzipiert werden. Diese Gestaltung des Materials soll eine Verschiebung des Fokus auf die Problemrepräsentation und Erarbeitung eines Lösungsansatzes bewirken, welche die Grundlage des strategischen Problemlösens bilden.

Eine Pilotierung des Interventionsdesigns erfolgt im nächsten Präsenzsemester.

Referenz:

Roski, Marvin, Hoppe, Anett , Dannemann, Sarah , Dietze, Stefan, Ewerth, Ralph, Friege, Gunnar, Marenzi, Ivana, Ntoutsi, Eirini, Schanze, Sascha (2021). Unterstützung von Lehr-Lern-Prozessen durch maschinelles Lernen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 449). Universität Duisburg-Essen

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Professionalisierung zur Einbindung digitaler Medien im CU

Rosenberg, Dominique & Rautenstrauch, Hanne

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Modellieren ist ein wichtiger Bestandteil der physikalischen Erkenntnisgewinnung, doch Schülerinnen und Schüler haben damit häufig Schwierigkeiten. Der Ansatz der Augmented Reality (AR) kann möglicherweise dabei helfen, diese Schwierigkeiten durch reales Experimentieren und die simultane Überlagerung mit dynamischen Modellen zu überwinden. Lehrkräfte schätzen ihre eigenen digitalen Kompetenzen häufig als unzureichend ein, wie frühere Studien gezeigt haben. Im Rahmen des Projekts „diMEx“ wird daher ein Fortbildungskonzept entwickelt, um Lehrkräften die Nutzung von AR im experimentierbasierten Physikunterricht zu vermitteln und ihre digitalen Kompetenzen zu fördern. Zur Entwicklung der Fortbildung wurde online eine Lehrkräftebefragung durchgeführt, welche neben individuellen Förderwünschen auch die Einstellungen der Lehrkräfte bezüglich des Einsatzes digitaler Medien und Open Educational Resources im Unterricht abfragt. Es werden die Ergebnisse und das Fortbildungskonzept vorgestellt.

Referenz:

Rosenberg, Dominique & Rautenstrauch, Hanne (2021). Professionalisierung zur Einbindung digitaler Medien im CU. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 386). Universität Duisburg-Essen

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Nutzung von und Einstellungen zu Augmented Reality im Physikunterricht

Freese, Mareike, Winkelmann, Jan, Teichrew, Albert & Ullrich, Mark

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Frauen sind im MINT-Bereich (insb. Physik) unterrepräsentiert. So besteht seit Jahren ein Interesse zu untersuchen, wie Bildungswegentscheidungen (BWE) von Schülerinnen zustande kommen. BWE lassen sich als komplexe, andauernde und soziale Aushandlungsprozesse betrachten, in denen u.a. Identitätsarbeit mit Blick auf MINT geleistet wird. Es wurden narrativ angelegte Interviews mit Blick auf Physik mit Oberstufenschülerinnen geführt. Die Auswertung erfolgt nach Lucius-Hoene & Deppermann (2002) „Rekonstruktion narrativer Identität“.

In den Interviews konnte der Prozesscharakter der Entscheidungen eruiert werden. Zudem findet dieser Prozess in intensiver Auseinandersetzung mit der eigenen Person, anderen und dem eigenen Bild von z.B. Physik statt. Wie sich die jungen Frauen jetzt und in Zukunft sehen (wollen), verhandeln sie mit. Egal ob sie sich bspw. auf die Vereinbarkeit von Familie und Beruf oder den Studienort beziehen.

Im Rahmen des Posters werden theoretischer Rahmen, Erhebungsdesign, übergreifende Erkenntnisse und exemplarisch eine Fallanalyse vorgestellt.

Referenz:

Freese, Mareike, Winkelmann, Jan, Teichrew, Albert & Ullrich, Mark (2021). Nutzung von und Einstellungen zu Augmented Reality im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 390). Universität Duisburg-Essen

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Professionalisierung in der MINT-Lehrerbildung vernetzt gestalten

Borchert, Cornelia, Hilfert-Rüppell, Dagmar & Uhde, Gesa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Entwicklung handlungs- und prozessbezogener Kompetenzen im Sinne der Erkenntnisgewinnung ist elementarer Bestandteil der Bildungsanforderungen naturwissenschaftlicher Fächer. Jedoch werden Experimente in Schulen und auch Universitäten vorwiegend zur Vermittlung von Fachinhalten eingesetzt (Abrahams & Millar 2008, Fischer 2017) und weniger im Hinblick auf naturwissenschaftliche Denkweisen (Walpuski & Schulz 2011).

Im Projekt PEGASUS wird dies aufgegriffen und u. a. der Frage nachgegangen, wie Lehramtsstudierende in einem organisch-chemischen Praktikum beim Erwerb von Kompetenzen der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung gefördert werden können. Dazu wurde das Praktikum mit geöffneten Problemlöse-Experimenten (adaptiert nach Bell et al., 2005) und begleitendem Lernmaterial wie Lernvideos angereichert und pilotiert. In einem Prä-Post-Design mit Interventions- und Alternativtreatment-Kontrollgruppe wurden u. a. Selbst- und Fremdeinschätzungen zu den Kompetenzen erhoben.

Auf dem Poster werden Fördermaßnahmen und erste Ergebnisse dargestellt sowie das weitere Vorgehen skizziert.

Referenz:

Borchert, Cornelia, Hilfert-Rüppell, Dagmar & Uhde, Gesa (). Professionalisierung in der MINT-Lehrerbildung vernetzt gestalten . In: (S. 330).

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Bildungswegentscheidungen junger Frauen unter Identitätsperspektive

Kressdorf, Freja & Rabe, Thorid

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Der Einsatz von Schülerexperimenten im inklusiven Chemieunterricht bedarf vielfältiger Kompetenzen von Lehrenden im Bereich des Classroom-Managements. Im Rahmen des Forschungsprojekts konnten bereits chemiespezifische Classroom-Management-Strategien (CMS) identifiziert und mit Hilfe von Experteninterviews evaluiert werden. In diesem Sinne wurden drei CMS forschungsbasiert herausgearbeitet, die für das sichere und lernförderliche Gemeinsame Experimentieren von Bedeutung sind: Experimentierregeln und konsequente Umsetzung (CMS1), Experimentierroutinen (CMS2) sowie Klarheit und Struktur des Experimentierens (CMS3). Aufbauend auf diesen Erkenntnissen werden die CMS nun im Hinblick auf ihre tatsächliche Umsetzung in der konkreten Unterrichtssituation untersucht und mit Hilfe der deduktiven Inhaltsanalyse qualitativ analysiert. Das Poster stellt sowohl die Ergebnisse der teilnehmenden Beobachtung (N(Unterrichtsstunden)=46) als auch der Schülerfragebögen (N=85) vor und zeigt die komplexen Wechselwirkungen zwischen den drei CMS beim Einsatz im inklusiven Chemieunterricht auf.

Referenz:

Kressdorf, Freja & Rabe, Thorid (2021). Bildungswegentscheidungen junger Frauen unter Identitätsperspektive. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 394). Universität Duisburg-Essen

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Förderung von Erkenntnisgewinnung mit Problemlösen im OC-Praktikum

Bicak, Besim Enes , Borchert, Cornelia & Höner, Kerstin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Einbindung aktueller fachlicher Themen in die Lehrerbildung stellt eine Möglichkeit dar, fachliches und fachdidaktisches Wissen zu verbinden (Gimbel et al., 2018). Eine Vernetzung dieser Wissensbereiche ist u.a. der Relevanzeinschätzung fachlicher Studieninhalte durch die Studierenden förderlich (Lorentzen et al., 2019).

Daher adressiert das Projekt ProSciencE+ fachliche Professionalisierungsprozesse in interdisziplinären Lehrveranstaltungen durch aktive Verknüpfung mit fachdidaktischen Kompetenzen. Unter Einbezug der Natur- und Ingenieurwissenschaften sollen Interesse an fächerübergreifenden MINT-Themen und der Bezug zum eigenen Fach gestärkt werden.

Die Modulstruktur von ProSciencE+ vereint Lehrveranstaltungen zum Erleben, Verstehen und Vermitteln aktueller Fach- und Forschungsthemen der Naturwissenschaften und angrenzender Ingenieurswissenschaften entlang der Studienstrukturen des Lehramts Chemie und Physik.

Das Poster stellt die Pilot-Lehrveranstaltung im Modul „SciencE+ erschließen“ in den Kontext des Projekts und gibt einen Ausblick auf die künftigen Veranstaltungskonzepte.

Referenz:

Bicak, Besim Enes , Borchert, Cornelia & Höner, Kerstin (2021). Förderung von Erkenntnisgewinnung mit Problemlösen im OC-Praktikum. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 334). Universität Duisburg-Essen

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Chemiespezifisches Classroom-Management – Einblick in den Unterricht

Pawlak, Felix & Groß, Katharina

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Nach wie vor besteht in der Physikdidaktik kein abschließender Konsens über die im Unterricht zur Quantenphysik zu vermittelnden Inhalte. Die fachdidaktische Forschung brachte bisher eine große Bandbreite unterschiedlicher unterrichtlicher Zugänge zur Quantenphysik hervor. Diese besitzen aber mitunter ganz verschiedene inhaltliche Schwerpunkte. Dies ist kein Wunder: wir zeigen mit den Ergebnissen einer explorativen Mind-Map Studie, dass die Frage danach, was Quantenphysik ausmacht, keinesfalls einheitlich unter Physikerinnen und Physikern beantwortet wird. Stattdessen hängen die Assoziationen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mit der Quantenphysik stark von der jeweiligen Fachkultur der Forschenden ab. Vergleichbare fachbereichsspezifische Unterschiede zeigen sich für das in der Schulphysik etablierte Thema der Mechanik nicht.

Referenz:

Pawlak, Felix & Groß, Katharina (2021). Chemiespezifisches Classroom-Management – Einblick in den Unterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 398). Universität Duisburg-Essen

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Fach und Fachdidaktik im Lehramt MINT: Vernetzung produktiv aufgreifen

Borchert, Cornelia, Nimz, Annika, Sonntag, Dörte & Bodensiek, Oliver

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Der Erwerb von Classroom-Management-Kompetenzen ist zentral für die Professionalisierung angehender Lehrkräfte (Kunter & Trautwein, 2013). Ein im Rahmen der QLB 1 an der TU Braunschweig entwickeltes Classroom-Management-Training, welches Lehramtsstudierende zur Vorbereitung auf erste Praxisphasen absolvieren, erwies sich als effektiv bezüglich der Steigerung von CM-Kompetenzen, CM-Wissen und der Selbstwirksamkeitserwartung (Hannemann, Uhde & Thies, 2019).

Um die Professionalisierung Lehramtsstudierender der Masterphase zu unterstützen und sie auf die fünfmonatige Praxisphase vorzubereiten, wird aktuell ein fachspezifisches CM-Training entwickelt, welches Kenntnisse aus dem Training der Bachelorphase aufgreift und unter Einbeziehung fachdidaktischer Inhalte erweitert und vertieft.

Da bisher kaum Erkenntnisse zu naturwissenschaftsspezifischem CM vorliegen, wird zunächst untersucht, welche Bedarfe und Bedürfnisse diesbezüglich aus Sicht von Expert*innen (schulischen und universitären Mentor*innen sowie Lehramtsstudierenden) vorliegen, um darauf aufbauend Trainingselemente zu konzipieren.

Referenz:

Borchert, Cornelia, Nimz, Annika, Sonntag, Dörte & Bodensiek, Oliver (2021). Fach und Fachdidaktik im Lehramt MINT: Vernetzung produktiv aufgreifen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 338). Universität Duisburg-Essen

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