Kategorie: TB2021

Physik literarisch vernetzen – neue Wege der Kontextorientierung

Havlena, Silvia Alexandra , Strahl, Alexander & Müller, Andreas

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Die App phyphox (physical phone experiments) bietet jedem Besitzer eines Smartphones die Möglichkeit, die eingebauten Sensoren des Handys für physikalische Experimente zu nutzen. Damit kann neues Wissen erfahrungsbasiert und selbstständig durch freies Experimentieren erarbeitet werden. Als mechanische Hilfsmittel und Erweiterungen der rein digitalen Anwendung wurden Experimentiersets aus Karton entworfen. Sie dienen nicht nur dazu, die Qualität der Messungen zu verbessern, sondern ermöglichen auch neue Experimentdurchführungen.

Jedes Experimentierset besteht aus mehreren Bausätzen, die ohne weitere Hilfsmittel zusammengebaut werden können. Trotz des simplen Aufbaus können die Experimentiersets komplexe Gerätschaften ersetzen und sind damit für jeden zugänglich.

Zum ersten Mal wurden Experimentiersets dieser Art im Rahmen einer Schüleruniversität mit Oberstufenschülern eingesetzt und dabei erste Evaluationen durchgeführt. Auf dem Poster werden die Experimentiersets und erste Erfahrungen aus ihrem Einsatz präsentiert.

Referenz:

Havlena, Silvia Alexandra , Strahl, Alexander & Müller, Andreas (2021). Physik literarisch vernetzen – neue Wege der Kontextorientierung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 725). Universität Duisburg-Essen

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Verstehenselemente: Analyse physikdidaktischer Unterrichtsqualität

Zimmermann, Luisa, Korneck, Friederike, Lamprecht, Jan & Szogs, Michael

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Referenz:

Zimmermann, Luisa, Korneck, Friederike, Lamprecht, Jan & Szogs, Michael (2021). Verstehenselemente: Analyse physikdidaktischer Unterrichtsqualität. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 653). Universität Duisburg-Essen

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Zloklikovits, Sarah & Hopf, Martin

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Neben den im Physikunterricht traditionell verwendeten Realexperimenten sind digitale Medien in zahlreichen Klassenräumen präsent. Dabei stellt sich die Frage, welche Einstellungen Lehrende und Lernende gegenüber Experimenten und digitalen Medien besitzen. Zur Beantwortung dieser Frage wurden durch die Lernplattform LEIFIphysik in Kooperation mit dem IDP Münster die Ziele von Lehrenden beim Einsatz und die Ziele von Lernenden bei der Nutzung von Simulationen und Experimenten im Physikunterricht erhoben. Zudem wurde untersucht, welche Unterrichtsmaterialien ergänzend zu realen Experimenten angeboten werden und welche Medien sich Lehrende und Lernende wünschen. Die Erhebung fand im Rahmen der online-Befragung der Nutzerinnen und Nutzer von LEIFIphysik 2019 statt. Die Ergebnisse zeigen, dass die auf LEIFIphysik angebotenen digitalen Medien insbesondere zur Veranschaulichung und Zusammenfassung von Inhalten genutzt werden. Es besteht zudem der Wunsch nach mehr videobasierten Anleitungen und Erklärungen und interaktiven Simulationen bei der Vor- und Nachbereitung von Experimenten.

Referenz:

Zloklikovits, Sarah & Hopf, Martin (2021). . In: (S. 657).

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Digitale Medien und Experimente – Perspektiven aus der Schulpraxis

Schlummer, Paul, Wichtrup, Philipp, Meßinger-Koppelt, Jenny, Heusler, Stefan & Laumann, Daniel

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Vom heutigen Physikunterricht wird auch die Vermittlung prozessbezogener und damit auch experimenteller Kompetenzen gefordert. Diese beinhalten auch den adäquaten Umgang mit Messdaten, der viele verschiedene Teilkompetenzen umfasst. So ist die Kenntnis von Messunsicherheiten und deren Beachtung bei der Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten genauso relevant wie eine adäquate Datenerfassung unter Berücksichtigung der Variablenkontrollstrategie, um nur zwei Beispiele zu nennen. Um Lehrkräfte bei der Förderung entsprechender Kompetenzen zu unterstützen, werden an der RWTH Aachen im Rahmen der Plattform FLexKom (für Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen) verschiedene Materialien entwickelt und als modulare Bausteine für den Einsatz in der Unterrichtspraxis angeboten. Diese Module sind mit Blick auf den Einsatz in Lernzirkeln entwickelt worden, können aber auch in anderen methodischen Unterrichtsgestaltungen eingesetzt werden. Auf dem Poster werden verschiedene Module zum Umgang mit Messdaten vorgestellt und erste Erfahrungen mit ihrem Einsatz präsentiert.

Referenz:

Schlummer, Paul, Wichtrup, Philipp, Meßinger-Koppelt, Jenny, Heusler, Stefan & Laumann, Daniel (2021). Digitale Medien und Experimente – Perspektiven aus der Schulpraxis. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 661). Universität Duisburg-Essen

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Kurzinterviews mit Physiklehrenden–Warum sind Diagramme und Formeln wichtig?

Geyer, Marie-Annette & Kuske-Janßen, Wiebke

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Um Beobachtungen in Erkenntnissen zu überführen, müssen Lernende ihr epistemologisches Verständnis nutzen. Die Bewertung von Daten und Beobachtungen sowie die Herstellung von Verbindungen zwischen verschiedenen Informationen stellen Lernende dabei oft vor Probleme. Fehlt ein belastbares epistemologisches Verständnis, können Informationen teils gar nicht, oder nur unzufriedenstellend verarbeitet werden.

Ziel des vorgestellten Projektes ist es, durch die Konfrontation mit anomalen Daten einen Conceptual Change auf Ebene der Metakonzepte auszulösen. Das so entstehende, bzw. wachsende epistemologische Konzept soll anschließend auf neue Situationen transferiert werden. Model-of-data (Chinn & Brewer, 1993) bieten die Möglichkeit, das epistemologische Verständnis direkt aus dem fachlichen Kausalsystem der Lernenden abzuleiten. So kann die Informationsverarbeitung, inkl. der Reaktionsformen auf anomale Daten analysiert werden. Es werden Ergebnisse einer ersten Vorstudie vorgestellt.

Referenz:

Geyer, Marie-Annette & Kuske-Janßen, Wiebke (2021). Kurzinterviews mit Physiklehrenden–Warum sind Diagramme und Formeln wichtig?. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 601). Universität Duisburg-Essen

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Erweiterung des epistemologischen Verständnisses durch Konfrontation mit anomalen Daten

Pollmeier, Pascal & Fechner, Sabine

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Mentale Modelle von Lernenden spielen für den Erkenntnisgewinn eine zentrale Rolle. Durch das Modellieren werden mentale Modelle aufgegriffen, in die Wirklichkeit überführt, angewendet und überarbeitet. Diese Methode ist bereits in der Grundschule möglich, wie es nationale und internationale Studien bestätigen. Dennoch zeigt sich, dass der Erklärungsgehalt der Modelle unzureichend ist.

Eine Möglichkeit für die Unterstützung des Modellierungsprozesses ist das Bilden von Analogien. In diesem Zusammenhang stellt sich die Frage, wie das Modellieren durch die Analogiebildung im chemie-bezogenen Sachunterricht unterstützt werden kann. Hierzu gilt es zu überprüfen, ob das Bilden von Analogien den Erklärungsgehalt der erstellten Modelle erhöht. Zentrum der Studie ist eine Lernsituation, in der lebensweltliche Kontexte Anlässe für das Modellieren bieten. Dazu werden Modelle gezeichnet und in analogen Situationen angewendet sowie überarbeitet. Ziel ist es, Implikationen für die Praxis abzuleiten.

Referenz:

Pollmeier, Pascal & Fechner, Sabine (2021). Erweiterung des epistemologischen Verständnisses durch Konfrontation mit anomalen Daten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 605). Universität Duisburg-Essen

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Unterstützung des Modellierungsprozesses durch Analogiebildung im Sachunterricht

Elsner, Julia, Tenberge, Claudia & Fechner, Sabine

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Modelle gelten in den Naturwissenschaften als wichtige Denk- und Arbeitswerkzeuge der Erkenntnisgewinnung. In der Chemie, deren Bezugsobjekte für das menschliche Auge nicht sichtbar sind, stellen Modelle die einzige Annäherungsmöglichkeit zur Deutung von Experimenten auf atomarer Ebene dar. Bisherige Studien schreiben Schüler*innen häufig ein unzureichend ausgebildetes Modellverständnis sowie Probleme beim Heranziehen von Modellen zur Interpretation von Beobachtungen bei Experimenten zu. Auch ist weitgehend ungeklärt, inwiefern Beobachtung und Deutung relationiert werden sollten, um ein tragfähiges mentales Modell zu entwickeln. Aufbauend auf ersten empirischen Hinweisen zur förderlichen Wirkung von Augmented Reality (AR) sollen die Effekte von AR unterstützten Experimentiergelegenheiten in einem Promotionsprojekt untersucht werden, wobei zunächst eine AR-Umgebung, die ein makroskopisch beobachtbares Phänomen durch eine submikroskopische Modellierung ergänzt, entwickelt wird, um im Anschluss während der Beobachtungs- sowie Deutungsphase von Experimenten ihre Wirksamkeit zu erproben.

Referenz:

Elsner, Julia, Tenberge, Claudia & Fechner, Sabine (2021). Unterstützung des Modellierungsprozesses durch Analogiebildung im Sachunterricht. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 609). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality als Experimentierhilfe bei Deutung und Beobachtung

Peeters, Hendrik, Habig, Sebastian & Fechner, Sabine

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Eine der Ursachen für die Herausbildung von Schülervorstellungen zur Elektrizitätslehre der Sekundarstufe I wird in alltagssprachlichen Formulierungen gesehen. Vor diesem Hintergrund wurde im Rahmen einer Masterarbeit der Frage nachgegangen, ob signifikante Unterschiede im Hinblick auf die Ausprägung typischer Schülervorstellungen zwischen chinesisch- und deutschsprachigen Schülerinnen und Schülern beobachtet werden können. Die chinesische Sprache ist dabei von Interesse, da einige der relevanten Begriffe und Formulierungen deutliche Unterschiede zum Deutschen aufweisen. Die Erhebung fand mithilfe des zweistufigen Testinstruments von Urban-Woldron und Hopf statt, das von taiwanischen Schülerinnen und Schülern nach der Behandlung des Themas im Unterricht bearbeitet wurde. Um den konfundierenden Einfluss des Elektrizitätslehreunterrichts zu reduzieren, fand zudem eine Abfrage von Assoziationen zu zentralen Begrifflichkeiten bei deutschen und taiwanischen Schülerinnen und Schülern der 6. Klasse statt. Das Poster stellt den Aufbau und zentrale Ergebnisse des Forschungsprojekts dar.

Referenz:

Peeters, Hendrik, Habig, Sebastian & Fechner, Sabine (2021). Augmented Reality als Experimentierhilfe bei Deutung und Beobachtung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 613). Universität Duisburg-Essen

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Einfluss der Muttersprache auf die Ausbildung von Schülervorstellungen

Gottschlich, Benedikt & Burde, Jan-Philipp

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Dass in Klausuren der allgemeinen Chemie hohe Durchfallquoten zu beobachten sind, konnten einige Studien bereits nachweisen (Averbeck, in Vorb.; Freeman et al., 2011). Ob Probleme in den Klausuren strukturell gegeben sind, soll mit Hilfe des Models des Constructive Alignments überprüft werden. Dieses beschreibt die Passung von Lehre, Lernzielen und Prüfung (Schaper et al., 2013). Studien geben erste Indizien, dass auch in der allgemeinen Chemie eine mangelnde Passung vorliegen könnte (Stefanica, 2013; Elert, 2019). In der nun geplanten Studie soll zuerst überprüft werden, ob es in der Vermittlung der Lernziele bereits zu Differenzen zwischen den vom Lehrenden als wichtig erachteten und den von Studierenden als wichtig empfunden Lernzielen kommt. Hierzu sollen sowohl Studierende als auch Lehrende vorformulierte Lernziele nach ihrer Wichtigkeit bewerten. In einem zweiten Schritt soll überprüft werden, ob die Klausur des Moduls die Kompetenzen abprüft, die zuvor vom Lehrenden gewünscht und vermittelt wurden. Hierzu wird diese mit einem adaptierten externen Fachwissenstest korreliert.

Referenz:

Gottschlich, Benedikt & Burde, Jan-Philipp (2021). Einfluss der Muttersprache auf die Ausbildung von Schülervorstellungen. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 617). Universität Duisburg-Essen

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Schwierigkeiten beim kompetenzorientierten Prüfen in Chemie an der Universität

Kaulhausen, Simon, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das chemische Gleichgewicht ist ein wichtiger und zugleich komplexer Themenbereich für Lernende wie Lehrende. Eine kategoriengestützte Übersicht von Lernendenvorstellungen kann als wertvolle Planungshilfe verwendet werden und Forschenden dabei helfen, Forschungsbedarfe zu identifizieren. Weiterhin ist es möglich die Ergebnisse eines solchen systematischen Überblicks als Ausgangspunkt für die fachdidaktische Lehre und die damit verbundenen Professionalisierungsprozesse von angehenden Lehrkräften zu nutzen. Der vorliegende Beitrag gibt einen systematischen Überblick über dokumentierte Lernendenvorstellungen zum Themenbereich des chemischen Gleichgewichts. Hierfür wurden systematisch aus 284 Studien 18 Studien ausgewählt und untersucht, die explizit Lernendenvorstellungen zum chemischen Gleichgewicht formulieren. Die erfassten 239 Vorstellungen wurden ins Deutsche übersetzt und anschließend kategorisiert. Ausblickend werden Implikationen für die fachdidaktische Forschung und Lehre skizziert. Hierzu zählt insbesondere die Entwicklung und der Einsatz von Videovignetten.

Referenz:

Kaulhausen, Simon, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik (2021). Schwierigkeiten beim kompetenzorientierten Prüfen in Chemie an der Universität. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 621). Universität Duisburg-Essen

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