Kategorie: TB2021

Evaluation der Online-Lehre Physik während COVID19

Klein, Pascal, Dahlkemper, Merten, Geyer, Marie-Annette, Küchemann, Stefan, Ivanjek, Lana, Jeličić, Katarina & Sušac, Ana

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die laborpraktische Arbeit ist in naturwissenschaftlichen Studiengängen ein Kernelement. Um Lernenden, die gesundheitsbedingt nicht daran teilnehmen können, eine Möglichkeit der Teilhabe zu schaffen, haben wir, basierend auf Entscheidungsprozessen von Studierenden im Labor, interaktive Videoexperimente entwickelt. Die Lernenden können in dieser digitalen Laborumgebung verschiedene Lernpfade gehen und den Fortgang des Experiments verändern und beeinflussen.

In einer Studie mit 600 Studierenden des Nebenfachs haben wir untersucht, ob sich interaktive Videoexperimente als adäquater Ersatz für das Reallabor eignen. Während die Interventionsgruppe das Experiment zur Manganometrie digital durchführte, führte die Kontrollgruppe dieses Experiment real im Labor durch. Vor Beginn des Praktikums wurde das Interesse der Studierenden an Chemie und dem praktisch-chemischen Arbeiten erhoben. Der Lernstand zu den experimentell-praktischen Fähigkeiten wurde vor und nach der Durchführung, sowie in einem Follow-Up untersucht. Es werden erste Ergebnisse dieser Interventionsstudie werden präsentiert.

Referenz:

Klein, Pascal, Dahlkemper, Merten, Geyer, Marie-Annette, Küchemann, Stefan, Ivanjek, Lana, Jeličić, Katarina & Sušac, Ana (2021). Evaluation der Online-Lehre Physik während COVID19. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 121). Universität Duisburg-Essen

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Problemlösefähigkeiten zu Studienbeginn

Woitkowski, David

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Lernende haben große Lernschwierigkeiten beim physikalischen Kraftbegriff. Auch nach Unterricht verfügen sie oft über kein angemessenes physikalisches Verständnis (Schecker et al., 2018). Das 2D-dynamische Mechanikkonzept nach Wiesner hat sich im Vergleich zu nicht genauer spezifiziertem „konventionellen“ Unterricht als erfolgreicherer Zugang erwiesen (Wodzinski, 1996; Tobias, 2010). Da jedoch weitere Parameter (bspw. der Medieneinsatz) gegenüber den Vergleichsgruppen variiert wurden, kann der Erfolg nicht allein der Elementarisierung zugeordnet werden. Diese quantitative Konsolidierungsstudie versucht, den der Einfluss der Elementarisierung auf den Lernerfolg zu untersuchen. Dem dynamischen Mechanikkonzept nach Wiesner, das 2D-Bewegungen bei Kraftstößen betrachtet, wird eine konventionellere Adaption mit 1D-Bewegungen bei konstanten Kräften gegenübergestellt. Für beide Lehrgänge wurde Unterrichtsmaterial erstellt, das in den anderen Parametern möglichst gleich ist, und Lehrkräften nach einer Fortbildung zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse der Prä-Post-Studie werden vorgestellt.

Referenz:

Woitkowski, David (2021). Problemlösefähigkeiten zu Studienbeginn. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 129). Universität Duisburg-Essen

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Vergleich von Elementarisierungen der Mechanik in der Sekundarstufe I

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die Corona-Pandemie forderte eine digitale Organisation des Unterrichts, in der insbesondere asynchrone, individuelle Lehrangebote sinnvoll erscheinen. Mit der Bereitstellung von Online-Lernvideos zu einfachen Stromkreisen und anschließenden interaktiven Online-Aufgaben können zuhause eigenständig Konzepte erarbeitet und in kurzen Videokonferenzen intensiviert werden, was dem Grundgedanken des Flipped Classrooms sehr nahe kommt.

In einer Kooperation dreier Universitäten wurde eine digitale Unterrichtskonzeption mit insgesamt 12 Lerneinheiten zum Elektronengasmodell für den Flipped Classroom mit Lernvideos und interaktiven Aufgaben entwickelt, die nun in 15 Schulklassen (N = 320 SuS) und in einer Vorlesung Schulphysik (N = 12 Studierende) im Homeschooling eingesetzt wurden. Dabei wurden u.a. das Nutzungsverhalten sowie die empfundene Verständlichkeit der Materialien eruiert. Die Ergebnisse aus dieser Erhebung werden im Beitrag vorgestellt.

Aufbauend auf diesen Ergebnissen sollen in einer Folgestudie die experimentelle Kompetenz und das konzeptionelle Verständnis der SuS untersucht werden.

Referenz:

Seiter, Marco, Krabbe, Heiko & Wilhelm, Thomas (2021). Vergleich von Elementarisierungen der Mechanik in der Sekundarstufe I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 133). Universität Duisburg-Essen

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Nutzung digitaler Materialien zum Elektronengasmodell im Homeschooling

Lutz, Wolfgang, Haase, Sebastian, Burde, Jan-Philipp, Wilhelm, Thomas & Trefzger, Thomas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Für viele Fragestellungen aus Natur und Alltag, die auch für den Schulunterricht interessant sind, hat es einen Mehrwert, sie aus einer naturwissenschaftsübergreifenden Perspektive zu bearbeiten. Um zukünftige Lehrkräfte auf solch einen interdisziplinär orientierten Unterricht vorzubereiten, werden Lehramtsstudierende der Naturwissenschaften an der TU Darmstadt durch ein neues Modul miteinander vernetzt, in dem sie sich mit der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und deren Vermittlung auseinandersetzen. Dazu beschäftigen sich die Studierenden in einem theoriegeleiteten Seminar mit fachdidaktischen Konzepten und Unterrichtsideen zur Erkenntnisgewinnung und setzen diese abschließend in einem eigenen Experimentierprojekt um.

Das Modul wurde erstmalig im Sommersemester 2020 angeboten – pandemiebedingt als Online-Veranstaltung. Hierbei wurde in einem Pre-Post-Design eine Evaluation des Kompetenzerwerbs der Studierenden bezüglich ihrer Vorstellungen zur naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung durchgeführt. Im Vortrag werden ausgewählte Aspekte dieser Daten präsentiert.

Referenz:

Lutz, Wolfgang, Haase, Sebastian, Burde, Jan-Philipp, Wilhelm, Thomas & Trefzger, Thomas (2021). Nutzung digitaler Materialien zum Elektronengasmodell im Homeschooling. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 137). Universität Duisburg-Essen

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Evaluation eines interdisziplinären Seminars zur Erkenntnisgewinnung

Tampe, Jana & Spatz, Verena

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die E-Lehre stellt Lehrende und Lernende in der Sek I vor große Herausforderungen. Insbesondere gelingt es Lehrkräften trotz intensiver Bemühungen häufig nicht, ihren Schülerinnen und Schülern ein Verständnis für die Spannung als Differenzgröße zu vermitteln. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen des Projektes „Elektrizitätslehre mit Potenzial – Elektrizitätslehre mit Kontexten“, kurz EPo-EKo, das Unterrichtskonzept „Elektrizitätslehre mit Potenzial“ entwickelt. Damit dieses zu einer nachhaltigen Innovation der Unterrichtspraxis beitragen kann, muss es jedoch nicht nur von den Lehrkräften akzeptiert, sondern auch als Verbesserung des Unterrichts wahrgenommen werden. Entsprechend des für DBR-Projekte typischen multiperspektivischen Ansatzes fand deshalb neben einer quantitativen Erhebung des Lernerfolgs auch eine qualitative Befragung der teilnehmenden Lehrkräfte aus Bayern, Hessen, Wien, Niederösterreich und der Steiermark statt. In Hinblick auf eine mögliche Weiterentwicklung des Konzepts sollen deshalb im Vortrag die schulpraktischen Erfahrungen der Lehrkräfte reflektiert werden.

Referenz:

Tampe, Jana & Spatz, Verena (2021). Evaluation eines interdisziplinären Seminars zur Erkenntnisgewinnung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 141). Universität Duisburg-Essen

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Das Konzept „Elektrizitätslehre mit Potenzial“ aus Sicht der Lehrkräfte

Burde, Jan-Philipp, Schubatzky, Thomas, Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Wilhelm, Thomas, Dopatka, Liza, Spatz, Verena, Ivanjek, Lana & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Kontextbasierter Unterricht ist ein integraler Bestandteil der Curricula im Fach Chemie. Bisherige Studienergebnisse deuten jedoch an, dass unterschiedliche Schülergruppen von unterschiedlichen Kontexten profitieren. Die vorgestellte Untersuchung knüpft an diese Ergebnisse an und untersucht die Kontextwahl von Lernenden mit unterschiedlichen Personenmerkmalen, ihre Wahlmotive und ihre Zufriedenheit nach der Aufgabenbearbeitung. Ziel ist es, Schülertypen bezüglich der Kontextwahl zu identifizieren. Dazu wurde eine Schülerbefragung in der Jahrgangsstufe 9 an Gymnasien durchgeführt. Die Lernenden erhielten Aufgaben zum Thema Säuren und Basen, eingebettet in sechs unterschiedliche Kontexte. Unmittelbar nach der Entscheidung für einen Kontext wurden die Gründe für die Kontextwahl mithilfe eines Fragebogens erhoben. Abschließend erfolgte nach der Bearbeitung der Aufgabenstellung eine Reflexion der Kontextwahl.

Mithilfe einer Clusteranalyse konnten unterschiedliche Schülertypen beschrieben werden, die sich hinsichtlich ihrer Wahlmotive unterscheiden.

Referenz:

Burde, Jan-Philipp, Schubatzky, Thomas, Haagen-Schützenhöfer, Claudia, Wilhelm, Thomas, Dopatka, Liza, Spatz, Verena, Ivanjek, Lana & Hopf, Martin (2021). Das Konzept „Elektrizitätslehre mit Potenzial“ aus Sicht der Lehrkräfte. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 145). Universität Duisburg-Essen

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Untersuchung der Kontextwahl von Lernenden im Chemieunterricht

Vorst, Helena van & Aydogmus, Hatice

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Interesse der Schüler*innen spielt für den Lernerfolg eine ebenso große Rolle wie für die Studien- und Berufswahl. Laut der „Person-Gegenstands-Theorie“ von Krapp (2002) ist das Interesse einer Person gegenstandsspezifisch.

Bisher wurde das Interesse von Schüler*innen im Hinblick auf vier Aspekte untersucht: interessante Inhalte (z.B. Mechanik), Kontexte (z.B. biologisch), Aufgaben (z.B. berechnen) und Lernumgebungen (z.B. Schule). Frühere Studien stimmten überein, dass der Kontext den größten Einfluss auf das Interesse hat. Außerdem wurden Schüler*innen gemäß ihrer Interessen in verschiedene Typen kategorisiert. In der Regel wurden jedoch Inhalte der Modernen Physik nicht miteinbezogen und der Fokus auf die Genderproblematik des Physikunterrichts gelegt.

Im Rahmen dieses PhD Projekts wird untersucht, wie interessiert 9.Klässler*innen an Inhalten der Modernen Physik sind. Dabei sollen Interessenstypen identifiziert und Cluster Variablen jenseits von Geschlecht berücksichtigt werden. In diesem Beitrag werden das Forschungsdesign und erste Ergebnisse einer Pilotstudie vorgestellt.

Referenz:

Vorst, Helena van & Aydogmus, Hatice (2021). Untersuchung der Kontextwahl von Lernenden im Chemieunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 149). Universität Duisburg-Essen

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Die Rolle interessanter Inhalte und Kontexte im Physikunterricht

Zöchling, Sarah, Hopf, Martin, Woithe, Julia & Schmeling, Sascha

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Universitätsbesuche sind eine häufig genutzte Gelegenheit, um Schüler*innen Einblicke in aktuelle Forschung zu gewähren. Hierbei bestehen verschiedene Möglichkeiten, einen solchen Besuch auszugestalten: Schüler*innen können Labore besichtigen, mit Naturwissenschaftler*innen diskutieren, Vorträge besuchen oder Videos ansehen, die „typische“ Tätigkeiten eines Arbeitstags enthalten. Im Projekt „Contemporary Science @ School“ wurden Universitätsbesuche durchgeführt, die diese Bausteine verknüpfen. Unsere bisherigen Untersuchungen haben gezeigt, dass die Schüler*innen dabei auf vielfältige Weise angeregt werden können, über Nature of Science (NoS) zu reflektieren (Bednarek & Wodzinski, 2020). Die von Schüler*innen wahrgenommenen Reflexionsanlässe werden analysiert, um in einem Design-Based-Research-Ansatz (Reinmann, 2005) die Bausteine der Universitätsbesuche weiterzuentwickeln. Dafür werden Interviews, die mit Schüler*innen im Rahmen der Universitätsbesuche durchgeführt wurden, ausgewertet. Ergebnisse dieser Auswertung werden im Vortrag vorgestellt.

Referenz:

Zöchling, Sarah, Hopf, Martin, Woithe, Julia & Schmeling, Sascha (2021). Die Rolle interessanter Inhalte und Kontexte im Physikunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 153). Universität Duisburg-Essen

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Universitätsbesuche: Ansatzpunkte für Reflexionen zu Nature of Science

Bednarek, Andreas & Wodzinski, Rita

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Science Center als außerschulische Lernorte werden von Schulklassen häufig aufgesucht. Studien zum informellen Lernen im Science Center zeigen, wie dort an Interessen an naturwissenschaftlichen Themen geweckt werden können (Holmes, 2011; Faria et al., 2012; Scharfenberg et al., 2014). Sie zeigen aber nur ansatzweise, wie Schüler:innen durch selbstgesteuerte Interaktionen mit Exponaten fachliches Wissen aufbauen und fachbezogene und überfachliche Kompetenzen entwickeln (Tuckey, 1992). In der Zusammenarbeit mit der Phänomenta Bremerhaven wurden erstens die Ziele der Gestalter der Exponate und Bildungsformate untersucht; es wurden zweitens zentrale Exponate einer fachlich-fachdidaktischen Potentialanalyse unterzogen; drittens wurde mit begleitenden Interviews und Fragebögen die Prozesse der Schüler/innen beim Entschlüsseln und Interpretieren der Exponate untersucht; und schließlich wurden viertens mit Fragebögen und videounterstützten Interviews Lehrkräften zu ihren Erwartungen hinsichtlich der Lernprozesse ihrer Schüler:innen befragt. Präsentiert werden Ergebnisse aus allen vier Untersuchungsbereichen.

Referenz:

Bednarek, Andreas & Wodzinski, Rita (2021). Universitätsbesuche: Ansatzpunkte für Reflexionen zu Nature of Science. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 157). Universität Duisburg-Essen

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Computer-basierte Sprachanalyse von Reflexionstexten in der Physik

Wulff, Peter, Buschhüter, David, Nowak, Anna & Borowski, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Experimentelles Arbeiten im Labor ist für Lehramtsstudierende das wesentliche Charakteristikum ihres Chemiestudiums. Inwiefern die dabei angestrebten experimentellen Kompetenzen vermittelt werden, ist jedoch wenig erforscht und wird kontrovers diskutiert. In dem hier vorgestellten Projekt wird deshalb systematisch untersucht, welche Kompetenzen Chemielehramtsstudierende erwerben sollen und auf welche Weise deren Kompetenzniveau überprüft werden kann. Dazu wurde auf breiter Literaturbasis ein umfangreiches Kompetenzmodell erarbeitet und in einem iterativ-zyklischen Prozess anhand von videographierten Experimentiersituationen sowie einer Expertenbefragung evaluiert und weiterentwickelt. Außerdem wurde ein praktisches Prüfverfahren konzipiert, das den Studierenden exemplarisch an einem Alltagskontext die Entfaltung ihrer Kompetenzen ermöglicht. Die dabei erhobenen Daten werden mittels qualitativer Inhaltsanalyse auf Grundlage des Kompetenzmodells ausgewertet, um eine Diagnose der experimentellen Kompetenzen zu ermöglichen.

Referenz:

Wulff, Peter, Buschhüter, David, Nowak, Anna & Borowski, Andreas (2021). Computer-basierte Sprachanalyse von Reflexionstexten in der Physik. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 93). Universität Duisburg-Essen

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