Kategorie: TB2021

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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Subjektive Theorien zum Protokollieren im Chemieunterricht der Sek. I

Holschemacher, Sven & Bolte, Claus

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Modellieren und Messen von Kompetenzen spielt eine wichtige Rolle bei der Optimierung und der Qualitätssicherung von Bildungsprozessen (Klieme & Leutner, 2006). Durch den Bologna-Prozess rückt die Kompetenzdiagnostik auch im tertiären Bildungsbereich zunehmend in den Fokus. Obwohl das Feld in den letzten Jahren breit beforscht wurde, liegen für den Bereich der organischen Chemie keine Kompetenzmodellierungen vor.

Im Zuge des Forschungsprojektes wird ein theoretisch fundiertes Kompetenzstrukturmodell für die organische Chemie entwickelt (vgl. Mayer & Wellnitz, 2013). Das Kompetenzstrukturmodell wird anschließend durch geeignete Multiple-Choice Testitems operationalisiert. In einer Pilotstudie wird untersucht, ob sich das Testinstrument dazu eignet das Kompetenzstrukturmodell valide und reliabel abzubilden. In der Hauptstudie kommt ein optimiertes Testinstrument zum Einsatz. Die Daten der Hauptstudie werden auf Basis des Rasch-Modells ausgewertet und der Einfluss der spezifischen Aufgabenmerkmale auf die Schwierigkeit von Leistungstestaufgaben in der organischen Chemie bestimmt.

Referenz:

Holschemacher, Sven & Bolte, Claus (2021). Subjektive Theorien zum Protokollieren im Chemieunterricht der Sek. I. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 549). Universität Duisburg-Essen

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DiSenSu: Ein Kartenspiel zur Berufsorientierung im MINT-Bereich

Hönig, Marina, Küsel, Julian, Rüschenpöhler, Lilith & Markic, Silvija

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Untersuchungen der letzten Jahre konnten zeigen, dass viele Chemiestudierende ihr Studium abbrechen. Zentrale Ursache sind die hohen Leistungsanforderungen, denen sie sich gerade in frühen Studienphasen ausgesetzt sehen.

Um diesen entgegenzutreten, wird im Rahmen dieses Projektes eine Moodle-basierte kollaborative Lerneinheit für das erste Semester entwickelt, in der sich Stu-dierende der Chemie und des Lehramts Gymnasium mit quantenphysikalischen Grundlagen auseinandersetzen. Einen konzeptuellen Rahmen bietet das mobile Computer-Supported Collaborative Learning (mCSCL), welches Prinzipien des kol-laborativen Lernens mit dem Einsatz mobiler digitaler Endgeräte kombiniert.

In der Studie werden verschiedene digital gestützte Formate der kollaborativen Gruppenarbeit untersucht, wobei unterschiedliche Trigger eingesetzt werden. Die Arbeitsprozesse werden mittels Fragebögen zur Selbst- und Fremdeinschätzung sowie durch Fachwissenstests evaluiert und verglichen.

Auf dem Poster werden das Studiendesign sowie die eingesetzten Materialien und Forschungsinstrumente vorgestellt.

Referenz:

Hönig, Marina, Küsel, Julian, Rüschenpöhler, Lilith & Markic, Silvija (2021). DiSenSu: Ein Kartenspiel zur Berufsorientierung im MINT-Bereich. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 489). Universität Duisburg-Essen

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Untersuchung der Schwierigkeit von organisch-chemischen Aufgaben

Steinbach, Martin, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Augmented Reality (AR) kann das (audio-)visuelle Lernen als didaktisches Medium anreichern, indem in der Lehr-Lernsituation fachliche, fach- und mediendidaktische sowie pädagogische Aspekte berücksichtigt werden. Besonders für die Modellbildung bei Schüler*innen scheint AR einen wichtigen Beitrag leisten zu können, da hierdurch nicht-beobachtbare Prozesse “sichtbar” gemacht werden können. Die getrennte Darstellung von z.B. Teilchen auf makroskopischer, symbolischer und submikroskopischer Ebene, was zumeist eine grundlegende Problematik für Schüler*innen (aber auch für Student*innen) darstellt, kann so durch wiederholbare Wechsel der Ebenen bewusst gemacht und reflektiert werden. AR ist dabei ein sehr nützliches Werkzeug zur Bewältigung dieser kognitiven Hürde im naturwissenschaftlichen Unterricht. In diesem Beitrag wird entsprechende didaktische Einbettung von AR an bereits entwickelten Lehr-Lern-Szenarien anhand o.g. Aspekte erläutert. In einem weiteren Schritt werden speziell die Vorteile von AR zur Förderung der Modellvorstellung von Schüler*innen beispielhaft dargestellt.

Referenz:

Steinbach, Martin, Eitemüller, Carolin & Walpuski, Maik (2021). Untersuchung der Schwierigkeit von organisch-chemischen Aufgaben. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 553). Universität Duisburg-Essen

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Digital-kollaboratives Lernen im Anfangsstudium Chemie

Hauck, David Johannes & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Aufgrund der zunehmenden Digitalisierung unserer Gesellschaft erlangen mobile Endgeräte, gerade mit Blick auf die schulische Situation während der Corona-Krise, eine immense Bedeutung im Bildungssystem. Insbesondere Tablets wird ein großes Potential zugeschrieben. Diese können z.B. eingesetzt werden, um Erklärvideos zu erstellen. Zudem ermöglicht eine Tablet-gestützte Aufgabenbearbeitung ein direktes Feedback.

Vor diesem Hintergrund sollen Erkenntnisse über die Wirkung des Tableteinsatzes in der Wissensvermittlung und -sicherung gewonnen werden. In der Studie wird eine iPad-basierte Lernumgebung entwickelt und evaluiert, welche sich mit der Einführung in das Basiskonzept Chemische Reaktion befasst. Diese wird in der Erarbeitungsphase von den Lernenden individuell bearbeitet. In der folgenden Sicherungsphase werden die Inhalte in einer kooperativen Partnerarbeit vertieft: Die Hälfte der Lernenden bearbeitet Aufgaben auf den Tablets, die andere Hälfte erstellt Erklärvideos.

Auf dem Poster werden die Forschungsfragen, das Studiendesign, die Lernumgebung sowie erste Ergebnisse dargestellt.

Referenz:

Hauck, David Johannes & Melle, Insa (2021). Digital-kollaboratives Lernen im Anfangsstudium Chemie. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 493). Universität Duisburg-Essen

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Augmented Reality als digitales Lernwerkzeug zur Visualisierung nicht-beobachtbarer Prozesse

Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Lauer, Luisa, Eichinger, Annika, Bach, Sarah, Kelkel, Mareike, Perels, Franziska, Peschel, Markus, Huwer, Johannes

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Das Forschungsvorhaben untersucht die Wirksamkeit eines Hochschulseminars für Lehramtsstudierende zu Bildung für Nachhaltige Entwicklung (BNE). Im BNE-Bildungskonzept wird angestrebt, im Unterricht disziplinäre und interdisziplinäre Perspektiven auf komplexe Nachhaltigkeitsthemen einzunehmen. Dabei wird der kooperativen Unterrichtsgestaltung ein wichtiger Stellenwert zugewiesen.

In der Studie wird ein kooperationsförderndes Seminar entwickelt und evaluiert, dessen Ziel es ist, Kom-petenzen zur Gestaltung von BNE-Unterricht zu fördern. Die Studie vergleicht die unterschiedlichen Wirkungen der Teilnehmerzusammensetzung des Seminars, das einmal disziplinär (Lehramtsstudierende mit Fach Physik) und einmal interdisziplinär (Lehramtsstudierende verschiedener Fachrichtungen) durch-geführt wird. Anhand einer Dokumentenanalyse einer schriftlichen Bewertung einer vorgegebenen BNE-Unterrichtsplanung vor und nach Seminarteilnahme sowie in qualitativen Leitfadeninterviews wird der Einfluss des Kooperationsprozesses auf die Wirksamkeit des Seminars erfasst.

Referenz:

Seibert, Johann, Lang, Vanessa, Lauer, Luisa, Eichinger, Annika, Bach, Sarah, Kelkel, Mareike, Perels, Franziska, Peschel, Markus, Huwer, Johannes (2021). Augmented Reality als digitales Lernwerkzeug zur Visualisierung nicht-beobachtbarer Prozesse. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 557). Universität Duisburg-Essen

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Tablet-gestütztes Lernen in Wissensvermittlung und Wissenssicherung

Greitemann, Lars & Melle, Insa

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Auch wenn das deutsche Schulsystem gefordert ist, digitale Medien in die Lehr- und Lernprozesse zu integrieren, fühlt sich die Mehrheit der Lehrkräfte nicht ausreichend qualifiziert, die an sie gestellten Anforderungen umzusetzen. Daher ist es entscheidend, die digitalen Kompetenzen der Lehrkräfte umfassend zu stärken. Um dieser Herausforderung begegnen zu können, wurde ein Universitätsseminar zur Professionalisierung angehender Chemielehrkräfte für den kompetenten Einsatz digitaler Werkzeuge konzipiert und evaluiert. Zur Beschreibung und Analyse der Kompetenzen der angehenden Lehrkräfte wird das TPACK-Modell herangezogen, wobei der Fokus auf die technologiebezogenen Wissensbereiche TK, TPK und TCK gelegt wird. In diesem Zusammenhang wird neben der Analyse der Fähigkeit der Studierenden, digital unterstützten Chemieunterricht zu planen, auch deren TPACK-Selbstwirksamkeit ermittelt. Zudem wird das TPACK-Modell genutzt, um die Kompetenzen der Studierenden im Rahmen des dem Seminar nachfolgenden Praxissemesters zu analysieren. Auf dem Poster werden ausgewählte Ergebnisse vorgestellt.

Referenz:

Greitemann, Lars & Melle, Insa (2021). Tablet-gestütztes Lernen in Wissensvermittlung und Wissenssicherung. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 497). Universität Duisburg-Essen

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Bildung für nachhaltige Entwicklung kooperativ gestalten

Holland, Dominique & Rincke, Karsten

Beitrag auf der GDCP-Jahrestagung 2020

Der Erwerb experimenteller Kompetenzen ist ein Hauptziel schulphysikalischer Bildung. Zur Unterstützung der Lehrkräfte bei der Planung und Durchführung von Unterricht, der experimentelle Kompetenzen vermitteln soll, wurde an der RWTH Aachen die Plattform „FLexKom“ zum Fördern und Lernen experimenteller Kompetenzen ins Leben gerufen. Auf der Plattform werden Module angeboten, die Teilkompetenzen in den Bereichen Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten fördern sollen.

Dieser Beitrag stellt die Entwicklung von Modulen vor, welche insbesondere Durchführungs-Kompetenzen im Bereich des elektronischen Versuchsaufbaus vermitteln sollen. In diesen Modulen sollen Schülerinnen und Schüler Schaltskizzen aus Reihen- und Parallelschaltungen von Widerständen und Glühbirnen praktisch umsetzen. Durch die Integration eines Mikrocontrollers auf einem Steckbrett erhalten die Lernenden eine direkte Rückmeldung, inwiefern die von ihnen gesteckte Schaltung der vorgegebenen Skizze entspricht. Auf dem Poster werden die Entwicklung sowie Einsatzmöglichkeiten des Steckbretts beschrieben.

Referenz:

Holland, Dominique & Rincke, Karsten (2021). Bildung für nachhaltige Entwicklung kooperativ gestalten. In: S. Habig (Hrsg.), Naturwissenschaftlicher Unterricht und Lehrerbildung im Umbruch?. Gesellschaft für Didaktik der Chemie und Physik, Online Jahrestagung 2020. (S. 561). Universität Duisburg-Essen

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