Kategorie: TB2021

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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Aufgabenanalyse und Worked-Examples als Basis eines Strategietrainings

Plicht, Katja, Härtig, Hendrik & Dorschu, Alexandra

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Seit jeher wird versucht, mehr Mädchen für den Physikunterricht zu begeistern. Ein möglicher Grund für das anhaltende Desinteresse wird in der Konzipierung des Physikunterrichts gesehen. Im vorgestellten Dissertationsprojekt wird die Genderkompetenz von Lehrpersonen beleuchtet. In einem Mixed-Methods-Design soll untersucht werden, welche expliziten und impliziten Einstellungen/Überzeugungen Lehrer*innen gegenüber Mädchen und Jungen im Physikunterricht aufweisen. Außerdem wird erhoben, ob sie über geschlechtsspezifische Interessensunterschiede sowie gendergerechte Unterrichtsgestaltung Bescheid wissen. Es wird vermutet, dass Lehrer*innen bewusst oder unbewusst ihre Einstellungen/Überzeugungen im Unterricht vermittelt. Negative Einstellungen/Überzeugungen könnten Mädchen daran hindern, sich mit dem Fach zu identifizieren und Interesse zu entwickeln. Zudem könnte fehlendes Lehrer*innenwissen über geschlechtsspezifische Interessensunterschiede sowie über gendergerechte Unterrichtsgestaltung dazu führen, dass Mädchen sich vom Physikunterricht abwenden.

Referenz:

Plicht, Katja, Härtig, Hendrik & Dorschu, Alexandra (2021). Aufgabenanalyse und Worked-Examples als Basis eines Strategietrainings. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 453). Universität Duisburg-Essen

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Genderkompetenzforschung im Physikunterricht

Auer, Verena & Strahl, Alexander

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Energie erweist sich im Chemieunterricht als ein besonders abstraktes Konzept, welches mit zahlreichen fehlerhaften Vorstellungen einhergeht. Zur Ausbildung eines adäquaten Konzeptverständnisses bedarf es u. a. der Stärkung der mentalen Modelle auf der Teilchenebene. Dazu eignen sich besonders Simulationen, die nach dem simulation learning lernförderlich in den Unterricht implementiert werden. Daher wurde ein Unterrichtsverfahren entwickelt, in dem Schüler*innen sich nach dem imagination effect per Zeichnung mit ihren Vorstellungen auseinandersetzen und diese mit Hilfe einer maßgeschneiderten Simulation weiterentwickeln.

Das Unterrichtsverfahren wird derzeit mittels Think-Aloud und retrospektiven Interviews mit Schüler*innen der Sek. II evaluiert (lfd. Untersuchung, derzeit N = 15). Erste Ergebnisse deuten auf eine Stärkung der mentalen Modelle hin, zeigen aber auch potentiell hausgemachte Vorstellungen durch die Simulation auf. Zukünftige Untersuchungen im Klassenverband zu allen sechs Unterrichtseinheiten sollen klären, inwieweit sich diese Ergebnisse verallgemeinern lassen.

Referenz:

Auer, Verena & Strahl, Alexander (2021). Genderkompetenzforschung im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 457). 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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Neuartige Auseinandersetzung mit Mondphasen durch GeoGebra

Sommer, Stefan, Wessel, Florian & Winkelmann, Jan

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Lehrkräfte bieten im Unterricht wichtige Lerngelegenheiten in Form von Instruktionen an. Instruktionen sollen das naturwissenschaftliche Handeln unterstützen und die kognitive Aktivierung gewährleisten. Videoanalysen bieten einen Zugang zum Unterrichtsgeschehen, wobei bisherige Videostudien zum Ergebnis kommen, dass im Unterricht verwendete Instruktionen stark auf Rezeption und Reproduktion ausgerichtet sind. Für naturwissenschaftlichen Unterricht im Bereich der Erkenntnisgewinnung ist diese Frage jedoch noch ungeklärt. Ziel des Projektes ist es daher, die Gestaltung von Instruktionen zur Förderung von Erkenntnisgewinnung genauer zu untersuchen. Dazu wurde ein Kodiermanual zur Abbildung von Kognitionen entwickelt, in dem die kognitiven Prozesse, die durch die Instruktionen angeregt werden sollen, charakterisiert werden. Der Schwerpunkt liegt auf der Analyse korrelativer Zusammenhänge von Instruktionen, die eine besonders häufige/seltene bzw. hohe/niedrige Anregung kognitiver Prozesse erkennen lassen in Zusammenhang zur Verwendung in den verschiedenen Phasen der Erkenntnisgewinnung.

Referenz:

Sommer, Stefan, Wessel, Florian & Winkelmann, Jan (2021). Neuartige Auseinandersetzung mit Mondphasen durch GeoGebra. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 406). Universität Duisburg-Essen

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Fachspezifisches Classroom-Management-Training für Masterstudierende

Uhde, Gesa, Thies, Barbara & Brück, Selina

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Classroom Management (CM) macht einen wichtigen Teil der professionellen Kompetenz von Lehrkräften aus (Baumert/ Kunter 2006). Der naturwissenschaftliche Unterricht stellt hierbei besondere Anforderungen an das CM, indem er ein sicheres und lernförderliches experimentelles Umfeld beansprucht (Pawlak/ Groß 2020).

Das Projekt NaWi-Classroom fokussiert die (Weiter-)Entwicklung eines forschungs- und evidenzbasierten Lehrkonzepts (Eghtessad et al. 2020) zur Förderung des (fachspezifischen) CM von Lehramtsstudierenden der naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächer. Diese werden auf Grundlage einer problembasierten Analyse von authentischen Videovignetten aus experimentell-naturwissenschaftlichem Unterricht in ihrer professionellen Wahrnehmung kontext- und situationsbezogen trainiert. Die Effektivität des Lehr-Lern-Konzeptes wird anhand des Wissens- und Kompetenzerwerbs durch ein quantitativ-qualitatives Forschungsdesign längsschnittlich über drei Semester untersucht.

Auf dem Poster wird die Projektkonzeption erläutert und ein Ausblick auf die geplanten Erhebungen gegeben.

Referenz:

Uhde, Gesa, Thies, Barbara & Brück, Selina (2021). Fachspezifisches Classroom-Management-Training für Masterstudierende. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 342). Universität Duisburg-Essen

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