Kategorie: TB2021

Physik ist Mathe mit Technik? – Typologien aus einer Interviewstudie

Bub, Frederik & Rabe, Thorid

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

„Fake News“ oder Desinformationen sind in der sogenannten „post-truth“ Ära zunehmend verbreitet. „Post-truth“ meint, dass die Öffentlichkeit zunehmend falsche Anschuldigungen oder die völlige Ablehnung von Fakten toleriert. Daher ist es von besonderer Bedeutung wie SchülerInnen lernen können wissenschaftlich begründete Behauptungen von Desinformationen im Internet zu unterscheiden. Einen vielversprechenden Ansatz stellt dabei die Inokulationstheorie dar. Die Idee ist, dass Personen wie gegen einen Virus auch gegen gezielte Desinformationen „geimpft“ werden können. Im Vortrag wird eine experimentelle Onlinestudie (N = 1066) mit SchülerInnen (14 bis 19 Jahre) vorgestellt. Anhand fünf unterschiedlicher Interventionsgruppen wurden Effekte einer sogenannten „Einstellungsimpfung“ zum wissenschaftlichen Konsens in Bezug auf den Klimawandel untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass gezielte Desinformation den von Jugendlichen wahrgenommenen wissenschaftlichen Konsens negativ beinträchtigen kann, während eine Inokulation vor diesem Einfluss schützt.

Referenz:

Bub, Frederik & Rabe, Thorid (2021). Physik ist Mathe mit Technik? – Typologien aus einer Interviewstudie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 246). Universität Duisburg-Essen

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Kategoriensystem inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU)

Brauns, Sarah & Abels, Simone

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Seit ihrer Entdeckung vor gut 120 Jahren durch Becquerel zieht die Radioaktivität aufgrund ihres faszinierenden Charakters und ihrer vielfältigen, oft nicht unumstrittenen, Anwendungen die Aufmerksamkeit der Wissenschaftsgemeinde wie auch die einer breiten Öffentlichkeit auf sich. Die Vorstellungsforschung zum Phänomen der Radioaktivität und der damit verbundenen Prozesse (Eijkelhof 1990; Millar & Gill 1996; Schrader & Bolte 2018) zeigt, dass viele Lernende zentrale Fachtermini, wie Strahlung, radioaktives Material und Radioaktivität oder auch Bestrahlung und Kontamination nicht fach- und sachgerecht verwenden. Viele betrachten Radioaktivität als schädlich für Lebewesen (Schrader & Bolte 2020), was eine quasi ubiquitäre Angst vor jeder Art von Strahlung erklärt und dazu führt, dass jegliche Strahlenexposition als großes gesundheitliches Risiko wahrgenommen wird. Die Frage, inwieweit das (Un-)Wissen von Jugendlichen einen Einfluss auf die Wahrnehmung der mit verschiedenen Anwendungen der Radioaktivität verbundenen Risiken nimmt, werden wir im Beitrag beleuchten und diskutieren.

Referenz:

Brauns, Sarah & Abels, Simone (2021). Kategoriensystem inklusiver naturwissenschaftlicher Unterricht (KinU). In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 181). Universität Duisburg-Essen

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(Un)Wissen und Risikowahrnehmung von Schülern zum Thema Radioaktivität

Schrader, Nicole & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Konzeptuelles Lernen in den naturwissenschaftlichen Unterrichtsfächern bedeutet, auf bereits bestehenden Vorstellungen der Lernenden aufzubauen. Um die individuelle und konzeptionelle Entwicklung zu unterstützen, sollten Lernenden die Möglichkeit haben, sich ihrer Vorstellungen bewusst zu werden und diese weiterzuentwickeln (Land & Zembal-Saul, 2003). Kollaborative Lehr-Lernformen erscheinen hierfür erfolgsversprechend. Dieser Beitrag beschreibt literaturgeleitet sieben wesentliche Merkmale für eine erfolgreiche Integration kollaborativer Lehr-Lernformen mit dem Ziel der Konzeptentwicklung in die Unterrichtspraxis (Heeg, Hundertmark & Schanze, 2020). Er stellt dann die Peer-Interaction-Methode als eine konkrete instruktional unterstützte Umsetzung dieser Merkmale vor und zeigt das Potenzial für Konzeptentwicklung anhand von Studienergebnissen (136 Lernende, 8. – 9. Klasse) auf.

Referenz:

Schrader, Nicole & Bolte, Claus (2021). (Un)Wissen und Risikowahrnehmung von Schülern zum Thema Radioaktivität. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 185). Universität Duisburg-Essen

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Merkmale für eine erfolgreiche kollaborative Konzeptentwicklung

Schanze, Sascha, Hundertmark, Sarah & Heeg, Julian

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Sowohl den Überlegungen zur konstruktivistischen Lerntheorie als auch den Leitgedanken zum kumulativen Lernen ist zu entnehmen, dass der Wissenserwerb besonders gut gelingt und erworbenes Wissen umso besser genutzt werden kann, wenn es in vorhandene Wissensstrukturen integriert und möglichst facettenreich vernetzt wird.

Um die Qualität vernetzten Lernens analysieren zu können, haben wir ein Testinstrument entwickelt, mit dem die Vernetzung zentraler Begriffselemente des Basiskonzepts Energie systematisch untersucht werden kann. Die Aufgabe der Schüler*innen besteht darin, ein Essay zum Thema Energie zu schreiben. Die Essays werden mit Hilfe der Methode der qualitativen Inhaltsanalyse untersucht. Das hierfür eigens entwickelte Analysesystem nutzt als eine seiner Grundlagen ein Vernetzungsmodell von Fischer, Glemnitz, Kauertz und Sumfleth. In unserer ersten Studie (N=239 Schüler*innen aus zwei Gym.) hat sich der entwickelte Kodierleitfaden bewährt (moderate bis gute Cohens Kappa-Werte).

In unserem Beitrag werden wir das Analyseverfahren und ausgewählte Ergebnisse zur Diskussion stellen.

Referenz:

Schanze, Sascha, Hundertmark, Sarah & Heeg, Julian (2021). Merkmale für eine erfolgreiche kollaborative Konzeptentwicklung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 189). Universität Duisburg-Essen

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Analyse der Vernetzung von Begriffselementen im Basiskonzept Energie

Dietz, Dennis, Hickmann, Pauline, Lenze, Joscha & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Digitale Medien können beim naturwissenschaftlichen Lernen verschiedene Funktionen

einnehmen. Lernwerkzeuge fokussieren primär kognitive Lernprozesse in einer konkreten

Unterrichtssituation, während Lernbegleiter eher auf Aspekte der Strukturierung

(Fächergrenzen, Zeit und Ort) abzielen (Seibert, Kay & Huwer, 2019). Digitale

Lernwerkzeuge und Lernbegleiter können daher zu einer Förderung von kognitiven,

metakognitiven und motivationalen Lernprozessen führen. Eben diese drei Aspekte

beschreiben gemeinschaftlich eine Schlüsselkompetenz des lebenslangen Lernens, die

Selbstregulation, welche es in diesem Zuge im Chemieunterricht zu fördern gilt.

Im Vortrag wird eine Auswahl von Best-Practices digitaler Lernwerkzeuge und -begleiter

präsentiert sowie deren Auswirkung auf das Selbstregulierte Lernen (SRL) von

Schüler*innen diskutiert. Vorgestellt werden verschiedene Studien zu Erklärvideos,

Augmented Reality und Multitouch Experiment Instructions sowie Multitouch Learning

Books, die im schulischen wie auch im Schülerlaborkontext entstanden sind.

Referenz:

Dietz, Dennis, Hickmann, Pauline, Lenze, Joscha & Bolte, Claus (2021). Analyse der Vernetzung von Begriffselementen im Basiskonzept Energie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 193). Universität Duisburg-Essen

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Förderung von Selbstreguliertem Lernen mit digitalen Medien

Seibert, Johann, Perels, Franziska , Huwer, Johannes & Kay, Christopher W.M.

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Fachdidaktik Chemie der TU Kaiserslautern entwickelte das auf Webtechnologie basierende Programm HyperDocSystems. Mit diesem Tool können digitale Arbeitsblätter mit Hilfs-Funktionen browserbasiert erstellt und genutzt werden. Eingebaute Textfelder (Tastatur- und Stifteingabe) ermöglichen das vollständige digitale Bearbeiten dieser sogenannten HyperDocs. Über Ankerpunkte können die Schüler*innen bei Bedarf auf eine Lernhilfe zurückgreifen oder Zusatzinformationen aufrufen. Gleichzeitig wird die Nutzung im System registriert, wodurch eine individuelle Auswertung des Nutzungsverhaltens möglich wird.

Bei Pilotierungen in einem Gymnasium und zwei Gesamtschulen wurden die digitalen Arbeitsblätter auf Tablets in mehreren Chemiestunden eingesetzt und insbesondere die Usability, aber auch die intrinsische Motivation und die tabletbezogene Selbstwirksamkeit über einen Zeitraum von vier Unterrichtsstunden verglichen. Erste Auswertungen belegen die in der Literatur beschriebenen Effekte. Die Usability wird erwartungsgemäß, aufgrund der einfachen funktionalen Konzeption der HyperDocs, hoch eingeschätzt. Während die Motivation über die Untersuchungsdauer sinkt, steigt die tabletbezogene Selbstwirksamkeit.

Referenz:

Seibert, Johann, Perels, Franziska , Huwer, Johannes & Kay, Christopher W.M. (2021). Förderung von Selbstreguliertem Lernen mit digitalen Medien. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 197). Universität Duisburg-Essen

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Individualisiertes Lernen: Digitale Arbeitsblätter (HyperDocs) im Chemieunterricht

Fitting, Nils, Hornung, Gabriele & Czubatinski, Lars

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Schülerlabor Optik mit Modellen und Experimenten, das an der Goethe-Universität Frankfurt am Main angeboten wird, wurde als Online-Kurs mit vier Modulen zu Licht, Schatten, Spiegel und Farben virtualisiert. Zu jedem behandelten Phänomen wurden interaktive Modelle und Bildschirmexperimente gestaltet, die nacheinander mithilfe der Anleitungen eigenständig bearbeitet werden. Somit konnten Schüler*innen von Zuhause aus anhand von mehreren Fragestellungen angemessene Vorstellungen über Alltagsphänomene der Optik aufbauen. Die Wirksamkeit der Förderung wurde durch ein zweistufiges Testinstrument für Schülervorstellungen gemessen (N = 228). Zusätzlich konnte der Lernprozess mithilfe von Zwischenfragen zu drei verschiedenen Messzeitpunkten erfasst werden: nach der Fragestellung, nach dem Modell und nach dem Experiment. Darüber hinaus wurden lernpsychologische Aspekte des Lernens mit Modellen und Experimenten im Rahmen der Cognitive Load Theory (CLT) erfasst und analysiert. In dem Beitrag werden die Konzeption des Online-Kurses und Ergebnisse der quantitativen Analysen vorgestellt.

Referenz:

Fitting, Nils, Hornung, Gabriele & Czubatinski, Lars (2021). Individualisiertes Lernen: Digitale Arbeitsblätter (HyperDocs) im Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 201). Universität Duisburg-Essen

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Online-Förderung physikalischer Konzepte mit Modellen und Experimenten

Teichrew, Albert & Erb, Roger

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Um sich die im organisch-chemischen Praktikum ablaufenden Prozesse erschließen zu können, müssen Lernende befähigt sein, zwischen Repräsentationsebenen (makroskopisch, submikroskopisch; symbolische) zu wechseln und die mechanistischen Komponenten auf der jeweiligen Ebene zu berücksichtigen.

Aktuelle Studien der Hochschulfachdidaktik liefern begrenzte Erkenntnisse darüber, wie Studierenden bei der Reflektion chemischer Prozesse auf den Ebenen im Laborpraktikum unterstützt werden können. Zur Förderung dieser Fähigkeit haben wir einen Reflexionsbogen entwickelt, der die Arbeit der Studierenden bei ihrer organischen Synthese gezielt unterstützt. Die Nutzung sowie die qualitativen Effekte dieser Instruktion wurden in einer Interviewstudie mit Chemiestudierenden (N=22) untersucht. Basierend auf der qualitativen Analyse lässt sich ableiten, inwiefern sich der Reflexionsbogen positiv auf die Aktivierung mechanistischer Komponenten und den Wechsel zwischen den Repräsentationsebenen auswirkt.

Referenz:

Teichrew, Albert & Erb, Roger (2021). Online-Förderung physikalischer Konzepte mit Modellen und Experimenten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 205). Universität Duisburg-Essen

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Ein Reflexionsbogen für das organische Praktikum

Keiner, Liz & Graulich, Nicole

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In der Organischen Chemie fällt es Lernenden häufig schwer, implizite Eigenschaften von Strukturrepräsentationen abzuleiten. Diese sind jedoch notwendig, um bei-spielsweise geeignete Voraussagen über die Kinetik einer Reaktion treffen zu kön-nen. Das Verknüpfen von expliziten und impliziten Informationen stellt Studierende vor große Herausforderungen und erfordert eine gezielte Instruktion, um sie beim Lö-sen mechanistischer Probleme zu unterstützen. Fördermaßnahmen zur Unterstützung der Studierenden beim mechanistischen Denken sind jedoch begrenzt.

Daher haben wir mechanistische Fallvergleiche, die sich in Interviewstudien bereits als probates Förderinstrument erwiesen haben, konstruiert und die schrittweise Bear-beitung dieser für die Lernenden vorstrukturiert. In einer qualitativen Studie mit 18 Lernenden eines Kurses zur Organischen Chemie, haben wir untersucht, wie die Studierenden mit diesem Förderinstrument die Fallvergleichsaufgaben lösen konn-ten. Zuvor wurde von jedem Teilnehmer ein Wissenstest im Paper-Pencil-Format be-arbeitet. Die Aufgabenbögen wurden analysiert, um Aussagen über die Qualität der Bearbeitung treffen zu können. Aufgabendesign, Studienergebnisse und mögliche Implikationen für die Lehre werden vorgestellt.

Referenz:

Keiner, Liz & Graulich, Nicole (2021). Ein Reflexionsbogen für das organische Praktikum. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 209). Universität Duisburg-Essen

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Mechanistisches Denken anleiten – geht das?

Kranz, David & Graulich, Nicole

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

In der Organischen Chemie (OC) sind zwar die Herausforderungen, denen Studierende beim Umgang mit Reaktionsmechanismen begegnen, breit erforscht, allerdings ist nur wenig über die Herangehensweise von Dozierenden bekannt. Um zu untersuchen, wie Hochschuldozierende kognitive Ressourcen beim Erklären für Studierende verwenden, wurden die Begründungen von zehn OC-Dozierenden beim Lösen von Fallvergleichsaufgaben analysiert. Dabei beantworteten sie die Fragestellungen in zwei unterschiedlichen Szenarien – sogenannten „Frames“. Im ersten Frame wurden die Dozierenden gebeten die Problemstellungen mental zu lösen und ihren Lösungsansatz anschließend retrospektiv darzulegen. Im zweiten Frame erklärten die Dozierenden ihren Lösungsansatz fiktiven Studierenden eines OC-1 Kurses.

Die Ergebnisse zeigen Unterschiede in den mechanistischen Begründungen und deren Veränderungen zwischen den Frames. Dies wird mit den in der Literatur beschriebenen Schwierigkeiten von Studierenden verglichen und Implikationen für die Lehre abgeleitet.

Referenz:

Kranz, David & Graulich, Nicole (2021). Mechanistisches Denken anleiten – geht das?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 212). Universität Duisburg-Essen

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